Химические волокна. Микроорганизмы, вызывающие их повреждение. Условия, способствующие повреждению. Механизм повреждения. Признаки деструкции.

Химические волокна- это волокна, получаемые из органических природных и синтетических полимеров. В зависимости от вида исходного сырья волокна химические подразделяются на синтетические (из синтетических полимеров) и искусственные (из природных полимеров). Иногда к волокнам химическим относят также волокна, получаемые из неорганических соединений (стеклянные, металлические, базальтовые, кварцевые). Волокна химические выпускают в промышленности в виде:

1) моноволокна (одиночное волокно большой длины);

2) штапельного волокна (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).

Химические волокна в зависимости от исходного сырья подразделяются на основные группы:

- искусственные волокна получают из природных органических полимеров (например, целлюлозы, казеина, протеинов) путем извлечения полимеров из природных веществ и химического воздействия на них

- синтетические волокна вырабатываются из синтетических органических полимеров, полученных путем реакций синтеза (полимеризации и поликонденсации) из низкомолекулярных соединений (мономеров), сырьем для которых являются продукты переработки нефти и каменного угля

- минеральные волокна - волокна, получаемые из неорганических соединений.

По химическому составу волокна подразделяются: на органические и - Органические волокна образуются из полимеров, имеющих в своем составе атомы углерода, непосредственно соединённых друг с другом, или включающие наряду с углеродом атомы других элементов.

Неорганические волокна образуются из неорганических соединений (соединения из химических элементов кроме соединений углерода).

Для производства химических волокон из большого числа существующих полимеров применяют лишь волокнообразующие полимеры. Волокнообразующие полимеры 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.

Химические свойства волокон: Волокна химические часто обладают высокой разрывной прочностью, 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 химических волокон можно изменять путём модификации, как исходного сырья (полимера), так и самого волокна. Это позволяет создавать даже из одного исходного волокнообразующего полимера волокна, обладающие разнообразными свойствами.
Химические волокна можно использовать в смесях с природными волокнами или другими химическими волокнами при изготовлении новых ассортиментов текстильных изделий.

Текстильные материалы и волокна могут подвергаться повреждениям микроорганизмами, насекомыми, грызунами и другими агентами биоповреждений. Стойкость волокон и тканей к биоповреждениям зависит прежде всего от химической природы волокон, из которых они изготовлены. Чаще всего приходится сталкиваться с микробиологическими повреждениями текстильных материалов на основе натуральных волокон - хлопчатобумажных, льняных и других, утилизируемых сапрофитной микрофлорой. Химические волокна и ткани, особенно синтетические, более биостойки, но и к ним адаптируются микроорганизмы-биодеструкторы.Разрушение текстильных материалов микроорганизмами зависит от степени их износа, вида и происхождения, органического состава, температурных и влажностных условий, степени аэрации и т.п.В условиях повышенной влажности и температуры, а также ограниченного воздухообмена микроорганизмы поражают волокна и ткани на разных этапах их изготовления и применения, начиная с первичной переработки волокна, включая прядение, ткачество, отделку и хранение, транспортировку и эксплуатацию текстильных материалов и изделий из них. Интенсивность биоповреждений волокон и тканей резко возрастает при их контакте с почвой и водой, особенно в районах с теплым и влажным климатом.Текстильные материалы поражаются бактериями и микроскопическими грибами. Бактериальное разрушение текстильных материалов происходит более активно, чем разрушение под воздействием грибов. Повреждающими родами бактерий являются: Cytophaga, Micrococcus, Bacterium, Bacillus, Cellulobacillus, Pseudomonas, Sarcina. Среди грибов, повреждающих текстильные материалы, в атмосфере и в почве встречаются грибы родов: Aspergillus, Penicillium, Alternaria, Cladosporium, Fusarium, Trichoderma Биоповреждения волокон и тканей микроорганизмами обычно сопровождаются потерей массы и механической прочности материала, вследствие, например, разрушения волокон метаболитами микроорганизмов - ферментами, органическими кислотами и дВоздействие микроорганизмов на текстильные материалы, приводящее к их разрушению, осуществляется по крайней мере двумя основными путями (прямым и косвенным): а)текстильные материалы используются грибами и бактериями в качестве источников питания (ассимиляция);

б) текстильные материалы повреждаются метаболитами микроорганизмов (деструкция).

Биоповреждения текстильных материалов, вызванные микроорганизмами и продуктами их жизнедеятельности, выражаются в окрашивании (появление пятен на текстильных материалах или их покрытиях), изъянах, нарушении связей в волокнистых материалах, проникновении микроорганизмов в полость природного волокна, ухудшении механических свойств (например, снижение прочности на разрыв), потере массы, изменении химических свойств (разложение целлюлозы микроорганизмами), выделении летучих веществ и изменении других свойств.

Характерный признак поражения текстильных материалов микроорганизмами - появление желто-оранжевых, красно-фиолетовых, зелено-коричневых пятен в зависимости от цвета пигмента, вырабатываемого микроорганизмами, и цвета ткани. При взаимодействии пигмента микроорганизмов с красителем ткани возникают пятна разных тонов и оттенков, которые не удаляются при стирке или воздействии перекисью водорода. Иногда от них можно избавиться обработкой горячим раствором гидросульфита натрия. Появление пятен на текстильных материалах, как правило, сопровождается появлением сильного затхлого запаха.Условиями, способствующими процессу биоповреждения волокнистых материалов, является повышенная температура и влажность. При составлении требований по биостойкости текстильных материалов следует прежде всего исходить из особенностей биостойкости каждого вида применяемых волокон. Из всех видов волокнистых материалов наиболее биостойкими можно считать волокна минерального происхождения.

Различная повреждаемость тканей микроорганизмами обусловлена различиями структуры самих тканей. Наибольшему повреждению подвержены ткани с меньшей толщиной, поверхностной плотностью и высокой сквозной пористостью, так как это обеспечивает большую площадь контакта материала с микроорганизмами и позволяет им легко проникать в глубь ткани. Увеличение степени крутки пряжи способствует повышению ее биостойкости.

Типы повреждений волокон:

Обрастание и пятнистость - скопление бактерий или грибных гифов, а так же продуктов их жизнедеятельности на поверхности волокна.

Испещренность – возникновение трещин на поверхности и внутри волокна.

Повреждение стенки – разрыв оболочки волокна, может иметь четкие края, либо аморфная со скоплением м-мов и продуктов их метаболизма.

Вздутие – шаровидное образование, часто сопровождающееся разрывом участка, образуется на отдельных участках волокна с преобразованием аморфной фазы, а так же содержащих каналы, поры, пустоты.

Утонение – повреждение свойственное волокнам с высокой степенью кристалличности.

Расслоение и зернистый распад – наиболее сильные типы повреждений, представляющие собой скопление комплексов фибрилл, зернистых конгломератов содержащих микробные клетки и продукты их обмена.

Отдельные типы повреждений оказывают различное влияние на степень повреждения волокон, все типы повреждений волокнистых материалов м-мами подразделяются на: Класс А – начальное изменение поверхности волокна; обрастание; пятнистость; слабая испещрнность. Класс B – более сильные проявления деструкции; вздутия; обрастание; утонение; повреждение стенки. Класс С – включает расслоение, глубокое местное повреждение стенки, распад волокна.