Fibră - biologie

A fibră este o structură subțire și flexibilă în raport cu lungimea sa. Fibrele nu pot absorbi forțele de compresie în direcția longitudinală, ci doar forțele de tracțiune, deoarece acestea se încleștează atunci când sunt supuse presiunii. În natură și tehnologie, fibrele se găsesc de obicei într-un compozit mai mare, formează o anumită structură.

fibră

Fibrele sunt comune în natură și tehnologie, deoarece pot fi observate două fenomene:

  • O structură din fibre este mai puternică și deseori mai rigidă decât o construcție de aceeași formă realizată din materialul compact „din solid”.
  • Două fibre răsucite împreună sunt mai puternice decât ambele individual.

Fibrele se deosebesc de tije din cauza lipsei de rezistență la flambaj; diferă de fire datorită diametrului mai mic.

Clasificare

Se numesc fibre de lungime foarte mare, practic nelimitată Filamente, Se numesc fibre de lungime limitată Fibre discontinue. Fibrele discontinue, la rândul lor, sunt împărțite în cele care se pot fila Fibre discontinue și foarte scurt Fibre de turmă, se presupune că limita este de aproximativ 15 mm.

Proprietățile fibrelor pot fi determinate sau măsurate prin diferite metode calitative (test de ardere) și cantitative. În timpul testului de ardere, se observă flacăra (dezvoltarea funinginei), mirosul, valoarea pH-ului fumului și consistența reziduului. Cu măsurători cantitative, de exemplu, se determină rezistența la tracțiune sau modulul de elasticitate.

Fibrele naturale

→ Articol principal: fibre naturale

Toate fibrele textile și materialele fibroase care se obțin din materiale vegetale și animale fără modificări chimice se numesc fibre naturale. Acestea trebuie distinse de fibrele sintetice sau artificiale („fibre sintetice”), care sunt produse sintetic. Fibrele recuperate, cum ar fi viscoza de bambus sau lyocell, nu sunt fibre naturale. Fibrele de lemn relativ scurte sunt, de asemenea, considerate separat - nu în ultimul rând datorită importanței lor cantitative.

Fibrele naturale pot fi de origine organică (vegetală sau animală) sau anorganică (minerală).

Fibrele vegetale

Fibrele vegetale apar la plante ca fascicule vasculare în tulpină sau trunchi, scoarță (de exemplu, ca bast) și ca extensii de semințe.

Cu proprietatea fibros - Si deasemenea lemnoasă și ierbos - părțile puternic intercalate cu fibre și lignificate ale uneia devin nespecifice planta erbacee în deosebire de lăstarii tineri și de masa frunzelor, în special în cazul alimentelor, acestea sunt porțiunile care nu sunt adecvate pentru consum. Articolul Fibre Plants oferă o imagine de ansamblu asupra furnizorilor de fibre vegetale cultivate în agricultură.

Fibre vegetale este un termen colectiv pentru fibrele de origine vegetală care sunt folosite ca material. Următoarea este o listă cu abrevierile valide conform DIN 60001-1:

  • Fibrele semințelor
    • Fibra de bumbac (CO) din firele de semințe ale fructelor plantei de bumbac
    • Kapok (KP) din interiorul capsulei fructului pomului real kapok
    • Puf de plop (n.n.)
    • Akon din plante de mătase
  • Fibrele Bast
    • Fibra de bambus (fibre rare, în cea mai mare parte regenerate, asemănătoare cu viscoza din bambus)
    • Urzica cu fibre din urzica mai mare
    • Fibra de cânepă (HA)
    • Fibra de urzică din cânepă siberiană
    • Iută (IU)
    • Iuta Congo din familia nalbei
    • Fibră de in, numită și in (LI), din inul comun
    • Fibra de ramie (RA) din urzica tropicală ramie
    • Fibra Kenaf de la Kenaf (marshmallow de cânepă din India de Est)
    • Fibre Roselle (Sudan Marshmallow)
  • Fibre dure
    • Fibrele de lemn - sunt acum presate în panouri
    • Fibrele frunzelor
      • Sisal (SI) din frunze de agave
      • Abacá (cânepă Manila), fibră tare fabricată din frunzele unui tip de banană
      • Curauá făcută din bromeliade
      • Fibra de agave
      • Fibra Ixtle de la agave lechuguilla
      • Fibrele Arenga din palma de zahăr
      • Afrik sau fibră de palmier dintr-o palmă pitică
  • Fibrele fructelor
    • Fibra de cocos (CC) din coaja fructelor de palmier de cocos

Diverse papură și alte plante sunt, de asemenea, utilizate pentru fibrele vegetale.

Resturile de tei și stejar reprezintă cele mai frecvente descoperiri de rămășițe de fibre neolitice Fibrele lungi ale acestor specii de arbori au fost folosite ca material pentru fabricarea coșurilor, rogojinelor și șnururilor. Cele mai cunoscute exemple în prezent sunt probabil pelerina și pantofii bărbatului din Hauslabjoch, cunoscut sub numele de „Ötzi”.

Fibrele de origine animală

La animale, foliculii de păr formează fibre. Excepție fac fibrele de mătase de la ambalarea viermilor de mătase pupate și a fibrelor musculare, componente contractile cvasicelulare ale mușchiului. Fibrele care pot fi utilizate în textile sunt:

Fibrele minerale de origine geologică

Fibrele minerale (fibre fără carbon legat organic) apar în mod natural numai sub această formă:

  • Azbestul (AS) a fost utilizat în principal în industria construcțiilor în secolul trecut din cauza rezistenței sale la temperaturi ridicate. Nu are nicio semnificație textilă și utilizarea sa este în mare parte interzisă astăzi.
  • Tencuială cu fibre

Fibre sintetice sau artificiale

Există un număr foarte mare de nume comerciale și foste nume comerciale care sunt în mod constant mai cunoscute decât compoziția lor chimică. Majoritatea fibrelor sintetice sunt polimeri:

Fibrele polimerice naturale

  • Fibrele celulozice
    • Viscoza (CV) este produsă prin procesul de viscoză din celuloză pură, în principal din lemn de fag și pin sau eucalipt, și tot mai mult din bambus.
    • Modal (CMD) este fabricat utilizând procesul de viscoză modificat și, prin urmare, are o rezistență mai mare decât viscoza atunci când este uscat și umed.
    • Lyocell (CLY) este produs folosind un proces de filare umedă. Servește ca solvent -Metilmorfolină--oxid monohidrat. Fibra se caracterizează prin rezistența foarte mare la uscare și umezeală.
    • Cupro (CUP) este produs folosind procesul de oxid de cupru-amoniac.
    • Acetatul (CA) este filat din acetat de celuloză dizolvat în acetonă în procesul de filare uscat (a se vedea fibrele de acetat)
    • Triacetatul (CTA) este, de asemenea, fabricat din acetat de celuloză, dar acum este dizolvat în diclormetan.
    • Cellulon este fabricat din celule bacteriene
  • Fibre de cauciuc
    • cauciuc
  • Fibrele proteice vegetale
    • Fibre proteice din soia
  • Fibrele proteice animale
    • Lână de cazeină, denumiri comerciale Lanital, Tiolan, Aralac [1]

Fibre sintetice de polimer

  • Fibre de policondensare
    • Poliester (PES), în principal polietilen tereftalat (PET), denumiri comerciale Dioli, Trevira etc., prezintă proprietăți versatile și, prin urmare, ocupă o poziție de top printre fibrele sintetice. Fibra de poliester este foarte rezistentă la rupere și abraziune și absoarbe cu greu umezeala.
    • Poliamidă (PA), denumire comercială nailon, Perlon, Dederon, Grilon, este foarte elastic și se încrețește puțin. Poliamida poate fi deformată permanent de căldură; aceasta este utilizată în timpul încălzirii.
    • Poliimidă (PI), denumire comercială P84, Fibre sintetice la temperaturi ridicate, utilizate în textile tehnice, de exemplu, materiale filtrante.
    • Poliamidimidă (PAI), denumire comercială Kermel
    • Polifenilen sulfură (PPS), denumiri comerciale Procon, Torcon, Nexilene etc., prezintă o bună rezistență la temperatură și o rezistență chimică excelentă, utilizată în materiale textile tehnice, de exemplu medii filtrante.
    • Aramid, denumire comercială Kevlar, Nomex, Twaron, are o rezistență foarte mare la rupere și este utilizat pentru textile tehnice, de exemplu în veste antiglonț.
  • Fibrele de polimerizare
    • Poliacrilonitril (PAN), nume comerciale Dralon, Orlon etc., are o senzație de lână și o bună rezistență la lumină și chimice. În plus față de pitch, este un material de pornire important pentru producția de fibre de carbon. Poliacrilonitrilul este, de asemenea, utilizat pentru fabricarea fibrelor goale pentru tehnologia membranelor.
    • Politetrafluoretilenă (PTFE), denumire comercială Teflon, Toyoflon, Profiluri, Rastex etc., este rezistent la temperatură, inert din punct de vedere chimic în mare măsură, hidrofug și cu greu poate fi vopsit. Fibra este utilizată în principal în textilele tehnice. Este, de asemenea, utilizat ca membrană cu micro-deschideri - de exemplu în îmbrăcăminte rezistentă la intemperii, denumire comercială Gore-Tex sau laminată pe suport filtrat, denumire Tetratex, Pristyne etc. - prelucrate.
    • Polietilenă (PE), denumire comercială Dyneema, asota
    • Polipropilenă (PP), nume comerciale de ex. B. Policolon, asota, cea mai ușoară fibră textilă vreodată, cu o bună rezistență la abraziune și practic lipsită de absorbție a apei, proprietăți bune de îngrijire datorită rezistenței la fierbere, elastică, adesea folosită în funcții sportive și lenjerie, geotextil, covoare, textile auto.
    • Clorura de polivinil (altfel PVC pentru fibrele CLF) este bună la menținerea căldurii și este utilizată pentru rufele reumatoide.
  • Fibre de poliadiție
    • Poliuretanul (EL) ca elastomer (elastan sau spandex), denumiri comerciale Lycra și Dorlastan. Elastanul este format din cel puțin 85% poliuretan și are o întindere elastică foarte ridicată. Deoarece poate fi vopsit bine în comparație cu cauciucul, este utilizat în principal împreună cu alte fibre pentru țesături întinse, costume de baie și ciorapi. Elastodiena nu are practic nicio semnificație pentru utilizarea textilelor.

Fibrele anorganice produse industrial

  • Fibrele de sticlă (GF) sunt mai puțin ductile și fragile în comparație cu fibrele polimerice. Vei u. A. folosit în țesături decorative și pentru decorarea interioară. Acestea sunt utilizate în mare măsură pentru consolidarea materialelor plastice și a materialelor textile tehnice. În plus, cablurile de fibră optică sunt utilizate pentru transmiterea datelor optice în rețelele telefonice și EDP.
  • Fibrele de bazalt au proprietăți similare fibrelor de sticlă. Acestea sunt utilizate în materiale compozite din fibră-plastic sau ca material de protecție împotriva căldurii, precum și în textile tehnice.
  • Fibrele de carbon (CF) sunt foarte ușoare și au o rezistență ridicată. Ele sunt, de asemenea, utilizate pentru consolidarea materialelor plastice, în ceramica compozită și în textilele tehnice. Ca pâslă de fibre, acestea sunt utilizate pentru izolarea termică a gazelor de protecție la temperaturi ridicate sau a cuptoarelor de vid.
  • Fibra metalică (MTF), fir foarte subțire
  • Fibrele ceramice sunt o clasă specială de fibre anorganice. Acestea constau dintr-o structură ceramică fibroasă. Se prezintă sub formă de fibre oxidice (oxizi de aluminiu, mullită, oxizi de itriu) și non-oxidice (SiC, SiCN, SiBCN). Domeniul lor principal de aplicare este în aplicații la temperaturi ridicate pentru materiale de izolație (pentru fibre scurte) și ca fibre de armare în materiale compozite foarte solicitate, cum ar fi ceramica armată cu fibre. Lâna de silicat de aluminiu cunoscută sub numele de „fibră ceramică” este utilizată ca lână la temperatură ridicată pentru izolare termică la temperaturi peste 700 ° C.
  • Fibrele de nanotuburi constau aproape în întregime din nanotuburi de carbon. Au puncte forte foarte mari și sunt încă într-un stadiu incipient de dezvoltare. NASA investighează astfel de sisteme de fibre pentru construirea ascensoarelor spațiale.

Simboluri internaționale pentru fibrele textile

Extras din lista de abrevieri pentru desemnarea fibrelor naturale și artificiale publicată de biroul internațional de standardizare din Bruxelles (BISFA) pe baza DIN 7728:

Semne de denumire
bumbac CO Elastoizi Linguriță
In, in LI Sticlă GF
cânepă HF iută JU
Păr de cămilă WK nucă de cocos CC
lama WL Modal CMD
mohair WM Poliacrilic TIGAIE
poliamidă PA poliester PES
Polietilena PE Polipropilenă PP
ramie RA Lână de oaie WV
Mătase (mătase de dud) SE Sisal SI
viscoză CV Păr de capră HZ

Standardul internațional pentru abrevierile fibrelor sintetice este DIN EN ISO 1043-1. Pentru fibrele naturale, abrevierile pentru Germania sunt specificate în DIN 60001-1.

Adecvarea materialelor textile

Conform Legii privind etichetarea textilelor, fibra textilă este un „produs care se caracterizează prin flexibilitate, delicatețe și lungime mare în raport cu diametrul său”.

Condițiile pentru fiecare tip de producție și aplicare sunt specificate mai detaliat de cerințele minime pentru proprietățile individuale (lungime, finețe, elasticitate, transport de umiditate, efect de izolare etc.).

De exemplu: bumbacul pentru un anumit fir trebuie să aibă cel puțin 12 mm lungime și 10 cN/tex rezistență, 4 mm sunt suficiente pentru nețesute umede și 2 mm pentru flocare.

Fibrele sintetice fabricate din polimeri sunt foarte potrivite pentru textile, pentru îmbrăcăminte și pentru aplicații tehnice. Deoarece fibrele sunt fabricate special, forma, grosimea și lungimea lor pot fi alese aproape liber. Așa te explică. A. succesul fibrelor sintetice în comparație cu fibrele naturale utilizate în mod tradițional de la începutul anilor 1960. Fibrele naturale se pot menține în special acolo unde pot avea avantaje față de fibrele sintetice. În plus față de sectorul textil, acestea sunt utilizate tot mai mult și în textilele tehnice.

Fibrele naturale, fibrele de sticlă și fibrele de carbon sunt prelucrate în țesături sau nețesute; mai ales pentru a le prelucra ulterior în compozite din fibre non-textile, rareori pentru a le utiliza direct în această formă. De exemplu, țesăturile din fibră de sticlă sunt utilizate ca izolație rezistentă la temperatură pentru cabluri.

Sârmele metalice subțiri joacă un rol semnificativ în fabricarea cablurilor, unde acestea sunt în mare parte împletite.

Dacă fibrele urmează să fie utilizate în textile, acestea trebuie filate. Excepție: țesături, pâslă și filamente.

Amestecuri de fibre

În zilele noastre este obișnuit să se amestece fibre pentru aplicații textile. Scopul este întotdeauna de a obține un fir cu proprietăți diferite. Aici, pe de o parte, se încearcă obținerea unor proprietăți de utilizare mai bune, proprietăți de îmbrăcăminte fiziologice mai bune sau proprietăți de îngrijire mai bune. Pe de altă parte, se încearcă să se obțină o schimbare a aspectului sau o creștere a profitabilității. În ceea ce privește prelucrarea, amestecurile sunt uneori mai greu de manevrat decât fibrele pure. Cu toate acestea, în unele cazuri, amestecurile de fibre pot fi procesate mai bine.

  • un amestec de fibre (melange) ca efect de culoare multicolor într-un fir
  • Vigogne este un amestec de bumbac și viscoză
  • Vigoureux este un amestec de fibre parțial în formă de bandă, tipărit cu role, pentru a obține efecte de culoare melanj calme și de calitate

Generare și consum

Cei mai mari producători de fibre sintetice

Cel mai important producător de fibre sintetice este de departe China, urmat de Taiwan și SUA. În Europa, Germania și Italia sunt cei mai importanți producători.

Cei mai mari producători de fibre sintetice din lume (2001) [2] Clasează producția de țară
(în mii de t) Clasament Producție pe țară
(în mii de tone)
1 China 7905 A 8-a Tailanda 838
2 Taiwan 3105 9 Germania 800
3 Statele Unite 2744 10 Curcan 672
Al 4-lea Coreea de Sud 2381 11 Mexic 555
5 India 1681 Al 12-lea Italia 550
Al 6-lea Japonia 1347 13 Federația Rusă. 423
Al 7-lea Indonezia 1289 14 Brazilia 318

Cu cifrele de mai sus, trebuie remarcat faptul că producția în China, în special, a crescut semnificativ din 2001. În 2006, producția a fost de puțin peste 19 milioane de tone [3] [4] .

Fibrele PET în special sunt obținute pe scară largă din plastic reciclat. Aproximativ 40% din toate sticlele PET colectate în Europa în 2009 au fost prelucrate în fibre textile. [5]

Cei mai mari producători de fibre naturale

Fibrele naturale sunt cultivate și prelucrate în aproape fiecare țară din lume - în total aproape 30 de milioane de tone anual. Bumbacul este de departe fibra naturală dominantă cu 20 de milioane de tone, urmată de lână și iută cu aproximativ 2-3 milioane de tone. În ciuda utilizării sale pe scară largă, principalele domenii de interes în producția de fibre naturale pot fi identificate în Asia de Sud, Asia de Est și China, Europa Centrală și de Est, Africa de Est și Brazilia. [6]

Consumul de fibre textile

În 2009 s-au produs în total aproximativ 76 de milioane de tone de fibre textile (11 kg/locuitor mondial). Din aceasta:

Ponderea consumului de fibre textile în 2009 Clasare Grup Cele mai mari proporții%
1 bumbac China, SUA, India 0 33 [7]
2 Filamente PES, PA, PP 0 33 [7]
3 Fibre chimice discontinue PES, PAN, CV 0 24 [7]
Al 4-lea In caz contrar. vegetal Fibrele JU, LI, CC, SI 0 7 [8]
5 Fibrele animale UNDE, WL, WK, WM 0 2 [7]

Statisticile nu includ fibre de sticlă, dintre care 1,7 milioane de tone au fost utilizate numai pentru compozite. [9]