Hlavní fáze výroby chemických vláken. „Druhy chemických vláken

22.11.2021 -

19. století bylo ve znamení významných objevů vědy a techniky. Prudký technický boom zasáhl téměř všechny oblasti výroby, řada procesů byla automatizována a posunuta na kvalitativně novou úroveň. Technická revoluce neobešla ani textilní průmysl – v roce 1890 bylo ve Francii poprvé získáno vlákno vyrobené pomocí chemických reakcí. Touto událostí začala historie chemických vláken.

Druhy, klasifikace a vlastnosti chemických vláken

Podle klasifikace jsou všechna vlákna rozdělena do dvou hlavních skupin: organická a anorganická. Organická vlákna zahrnují umělá a syntetická vlákna. Rozdíl mezi nimi je v tom, že umělé vznikají z přírodních materiálů (polymerů), ale za pomoci chemických reakcí. Syntetická vlákna používají jako suroviny syntetické polymery, zatímco procesy získávání tkanin se zásadně neliší. Anorganická vlákna zahrnují skupinu minerálních vláken, která se získávají z anorganických surovin.

Hydratovaná celulóza, acetát celulózy a proteinové polymery se používají jako suroviny pro umělá vlákna a karbochainové a heterořetězcové polymery se používají pro syntetická vlákna.

Vzhledem k tomu, že se při výrobě chemických vláken používají chemické procesy, lze vlastnosti vláken, především mechanické, měnit pomocí různých parametrů výrobního procesu.

Hlavní rozlišovací vlastnosti chemických vláken ve srovnání s přírodními jsou:

vysoká síla;
schopnost protáhnout se;
pevnost v tahu a dlouhodobá zatížení různých pevností;
odolnost vůči světlu, vlhkosti, bakteriím;
odolnost proti mačkání.

Některé speciální typy jsou odolné vůči vysokým teplotám a agresivnímu prostředí.

Chemické nitě GOST

Podle All-Russian GOST je klasifikace chemických vláken poměrně komplikovaná.

Umělá vlákna a nitě se podle GOST dělí na:

umělá vlákna;
umělé nitě pro šňůrové tkaniny;
umělé nitě pro technické výrobky;
technické nitě pro motouzy;
umělé textilní nitě.

Syntetická vlákna a nitě se zase skládají z následujících skupin: syntetická vlákna, syntetické nitě pro kordové tkaniny, pro technické výrobky, fólie a textilní syntetické nitě.

Každá skupina zahrnuje jeden nebo více poddruhů. Každý poddruh má v katalogu svůj vlastní kód.

Technologie získávání, výroba chemických vláken

Výroba chemických vláken má oproti přírodním velké výhody:

za prvé, jejich produkce nezávisí na ročním období;
za druhé, samotný výrobní proces, i když je značně komplikovaný, je mnohem méně pracný;
za třetí je to příležitost získat vlákno s předem nastavenými parametry.

Z technologického hlediska jsou tyto procesy složité a skládají se vždy z více fází. Nejprve se získá surovina, poté se převede na speciální zvlákňovací roztok, poté se formují a zušlechťují vlákna.

K výrobě vláken se používají různé techniky:

použití mokré, suché nebo suché mokré malty;
aplikace řezání kovových fólií;
tažení z taveniny nebo disperze;
výkres;
zploštění;
gelové formování.

Aplikace chemických vláken

Chemická vlákna mají velmi široké uplatnění v mnoha průmyslových odvětvích. Jejich hlavní výhodou je relativně nízká cena a dlouhá životnost. Tkaniny vyrobené z chemických vláken se aktivně používají pro šití speciálních oděvů v automobilovém průmyslu - pro zpevnění pneumatik. V technice různého druhu se častěji používají netkané materiály ze syntetických nebo minerálních vláken.

Textilní chemická vlákna

Plynné produkty zpracování ropy a uhlí se používají jako suroviny pro výrobu textilních vláken chemického původu (zejména pro výrobu syntetických vláken). Syntetizují se tak vlákna, která se liší složením, vlastnostmi a způsobem spalování.

Mezi nejoblíbenější:

polyesterová vlákna (lavsan, krimplen);
polyamidová vlákna (nylon, nylon);
polyakrylonitrilová vlákna (nitronová, akrylová);
elastanové vlákno (lycra, dorlastan).

Mezi umělými vlákny jsou nejčastější viskóza a acetát. Viskózová vlákna se získávají z celulózy - hlavně smrku. Prostřednictvím chemických procesů může toto vlákno získat vizuální podobnost s přírodním hedvábím, vlnou nebo bavlnou. Acetátové vlákno je vyrobeno z odpadu z výroby bavlny, takže dobře absorbuje vlhkost.

Netkané textilie z chemických vláken

Netkané materiály lze získat z přírodních i chemických vláken. Netkané materiály se často vyrábějí z recyklovaných materiálů a odpadu z jiných průmyslových odvětví.

Vláknitý podklad připravený mechanickými, aerodynamickými, hydraulickými, elektrostatickými nebo vláknotvornými metodami se upevní.

Hlavní fází výroby netkaných materiálů je fáze lepení vláknitého základu, získaného jednou z následujících metod:

Chemikálie nebo lepidlo (lepidlo)- vytvořený pás je impregnován, potažen nebo posypán pojivovou složkou ve formě vodného roztoku, jehož aplikace může být kontinuální nebo fragmentovaná.
Tepelný- tato metoda využívá termoplastických vlastností některých syntetických vláken. Někdy se používají vlákna, která tvoří netkaný materiál, ale ve většině případů se do netkaného materiálu ve fázi spřádání záměrně přidává malé množství vláken s nízkou teplotou tání (dvousložkové).

Zařízení pro průmysl chemických vláken

Protože chemická výroba pokrývá několik oblastí průmyslu, jsou všechna zařízení chemického průmyslu rozdělena do 5 tříd v závislosti na surovinách a aplikacích:

organická hmota;
anorganické látky;
materiály organické syntézy;
čisté látky a chemikálie;
farmaceutická a lékařská skupina.

Podle typu účelu jsou zařízení pro průmysl chemických vláken rozdělena na hlavní, všeobecnou továrnu a pomocnou.

Přírodní a chemická vlákna………………………………………...…….3

Oblasti použití chemických vláken………………………………………………..5

Klasifikace chemických vláken………………………………………..…..7

Řízení jakosti chemických vláken……………………….………………...…9

Technologický postup získávání chemických vláken……………………..10

Flexibilita výroby………………………………………………………………………..14

Seznam použité literatury……………………………………………………………………………………………………………………… 15

Přírodní a chemická vlákna

Všechny druhy vláken se podle původu dělí do dvou skupin – přírodní a chemická. Z přírodních vláken se rozlišují organická (bavlna, len, konopí, vlna, přírodní hedvábí) a anorganická (azbest) vlákna.

Rozvoj průmyslu chemických vláken je přímo závislý na dostupnosti a přístupnosti hlavních druhů surovin. Dřevo, ropa, uhlí, zemní plyn a rafinérské plyny, které jsou surovinou pro výrobu chemických vláken, jsou u nás dostupné v dostatečném množství.

Chemická vlákna již dávno nejsou pouze náhražkou hedvábí a jiných přírodních vláken (bavlna, vlna). V současnosti tvoří zcela novou třídu vláken, která má samostatný význam. Z chemických vláken lze vyrobit krásné, trvanlivé a obecně dostupné spotřební zboží, ale i kvalitní technické výrobky, které svou kvalitou nezaostávají za výrobky z přírodních vláken a v řadě důležitých ukazatelů je v mnoha případech předčí.

V textilním a pletařském průmyslu se chemická vlákna používají jak v čisté formě, tak ve směsích s jinými vlákny. Vyrábějí se z nich oděvní, šatové, podšívkové, lněné, dekorační a potahové látky; umělé kožešiny, koberce, punčochy, spodní prádlo, šaty, svrchní oděvy, pletené zboží a další výrobky.

Rychlý rozvoj výroby chemických vláken je stimulován řadou objektivních důvodů:

a) výroba chemických vláken vyžaduje menší kapitálové investice na jednotku výstupu než výroba jakéhokoli typu přírodního vlákna;

b) mzdové náklady potřebné na výrobu chemických vláken jsou výrazně nižší než při výrobě jakéhokoli typu přírodních vláken;

c) chemická vlákna mají různé vlastnosti, což zajišťuje vysokou kvalitu výrobků. Použití chemických vláken navíc umožňuje rozšířit sortiment textilních výrobků. Neméně důležitá je skutečnost, že vlastnosti přírodních vláken lze měnit pouze ve velmi úzkých mezích, zatímco vlastnosti chemických vláken lze změnou podmínek tvarování nebo následného zpracování směrově měnit ve velmi širokém rozsahu.

Oblasti použití chemických vláken

V závislosti na účelu se chemická vlákna vyrábějí ve formě monofilamentů, komplexních filamentů, staplových vláken a koudele.

Monofilamenty - jednotlivé nitě velké délky, v podélném směru nedělící a vhodné pro přímou výrobu textilních a technických výrobků. Monofilament se nejčastěji používá ve formě vlasce, dále k výrobě rybářských sítí a moučných sít. Někdy se monofilamenty používají také v různých měřicích přístrojích.

Složité nitě - skládají se ze dvou nebo více elementárních nití propojených kroucením, lepením a jsou vhodné pro přímou výrobu výrobků. Složité nitě se zase dělí do dvou skupin: textilní a technické. Textilní nitě jsou tenké nitě určené především pro výrobu spotřebního zboží. Technické nitě zahrnují nitě s vysokou lineární hustotou používané pro výrobu technických a kordových výrobků (pneumatiky automobilů a letadel, dopravní pásy, hnací řemeny).

V poslední době jsou pro vyztužování plastů široce používány složité závity s vysokou pevností v tahu a minimální deformací při zatížení (vysoký modul) a pro výrobu silničních povrchů vysokopevnostní závity se speciálními vlastnostmi.

Staplové vlákno, skládající se z filamentů různých délek nastříhaných, se donedávna používalo pouze k výrobě příze na dopřádacích strojích na bavlnu, vlnu a len. V současnosti se pro výrobu nástěnných a podlahových koberců a vrchní vrstvy podlah hojně používají vlákna s kulatým průřezem. Pro výrobu syntetického papíru se používají vlákna o délce 2 - 3 mm (fibridy).

Kabel sestávající z velkého počtu podélně skládaných filamentů se používá k výrobě příze na textilních strojích.

Pro výrobky určitého sortimentu (svrchní žerzej, punčochové zboží atd.) se vyrábí texturované nitě, které dodatečným zpracováním dostanou větší objem, zvlnění nebo natažení.

Všechna v současnosti vyráběná chemická vlákna lze z hlediska objemu výroby rozdělit do dvou skupin – velkotonážní a malotonážní. Vícetonážní vlákna a nitě jsou určeny pro hromadnou výrobu spotřebního zboží a technických výrobků. Taková vlákna jsou vyráběna ve velkém měřítku na základě malého počtu výchozích polymerů (HC, LC, PA, PET, PAN, PO).

Nízkotonážní vlákna, nebo, jak se jim také říká vlákna pro speciální účely, se pro své specifické vlastnosti vyrábí v malých množstvích. Používají se ve strojírenství, medicíně a řadě odvětví národního hospodářství. Patří mezi ně tepelně a tepelně odolná, baktericidní, ohnivzdorná, chemisorpční a další vlákna. Podle povahy výchozího vláknotvorného polymeru se chemická vlákna dělí na umělá a syntetická.

Podle povahy výchozího vláknotvorného polymeru se chemická vlákna dělí na umělá a syntetická.

Klasifikace chemických vláken

Umělá vlákna jsou vyráběna na bázi přírodních polymerů a dělí se na hydratovanou celulózu, acetát a protein. Nejvíce multitonážní jsou hydratovaná celulózová vlákna získaná viskózovou nebo měděno-amoniakovou metodou.

Acetátová vlákna jsou vyráběna na bázi esterů kyseliny octové (acetáty) celulózy s různým obsahem acetátových skupin (vlákna VAC a TAC).

Vláknina na bázi bílkovin rostlinného a živočišného původu se pro jejich nízkou kvalitu a použití potravinářských surovin pro jejich výrobu vyrábí ve velmi omezeném množství.

Syntetická vlákna se vyrábějí z polymerů syntetizovaných v průmyslu z jednoduchých látek (kaprolaktam, akrylonitril, propylen aj.). V závislosti na chemické struktuře makromolekul výchozího vláknotvorného polymeru se dělí na dvě skupiny: karbochain a heterořetězec.

Karbochainová vlákna zahrnují vlákna získaná na bázi polymeru, jehož hlavní makromolekulární řetězec je postaven pouze z atomů uhlíku spojených navzájem. Z této skupiny vláken získala největší uplatnění polyakrylonitrilová a polyolefinová vlákna. V menší míře, ale stále v poměrně velkém množství, se vyrábějí vlákna na bázi polyvinylchloridu a polyvinylalkoholu. Vlákna obsahující fluor se vyrábějí v omezeném množství.

Heterochainová vlákna zahrnují vlákna získaná z polymerů, jejichž hlavní makromolekulární řetězce kromě uhlíkového dusíku obsahují atomy kyslíku, dusíku nebo jiné prvky. Vlákna této skupiny - polyetylen tereftalát a polyamid - jsou nejvíce mnohatonážní ze všech chemických vláken. Polyuretanová vlákna se vyrábějí v relativně malém objemu.

Za zmínku stojí zejména skupina vysoce pevných vysokomodulových vláken pro technické účely - uhlíková, získaná z grafitizovaných nebo zuhelnatělých polymerů, skla, kovu nebo vláken získaných z nitridů nebo karbidů kovů. Tato vlákna se používají hlavně pro výrobu vyztužených plastů a jiných konstrukčních materiálů.

Řízení kvality chemických vláken

Chemická vlákna mají často vysokou pevnost v tahu [až 1200 MN/m2 (120 kgf/mm2)], což znamená tažnost při přetržení, dobrou rozměrovou stálost, nemačkavost, vysokou odolnost proti opakovanému a střídavému zatížení, odolnost vůči světlu, vlhkosti, plísním, bakteriím, chemická a tepelná odolnost. Fyzikálně-mechanické a fyzikálně-chemické vlastnosti chemických vláken lze měnit v procesech spřádání, dloužení, konečné úpravy a tepelného zpracování, jakož i úpravou jak suroviny (polymeru), tak vlákna samotného. To umožňuje vytvořit i z jediného výchozího vláknotvorného polymeru chemická vlákna s různými textilními a jinými vlastnostmi. Umělá vlákna lze použít ve směsích s přírodními vlákny při výrobě nových řad textilií, čímž se výrazně zlepší kvalita a vzhled těchto látek.

Technologický postup získávání chemických vláken

Technologický postup výroby chemických vláken obvykle zahrnuje tři stupně. Jedinou výjimkou je výroba polyamidu, polyethylentereftalátu a některých dalších vláken, kde technologický proces začíná syntézou vláknotvorného polymeru.

První fází procesu je získání zvlákňovacího roztoku nebo taveniny. V této fázi se původní polymer převede do viskózního stavu rozpuštěním nebo roztavením. V některých případech (získání PVA vláken) dochází také k přechodu polymeru do viskózního stavu v důsledku plastifikace. Vzniklý zvlákňovací roztok nebo tavenina se podrobí míchání a čištění (filtrace, odvzdušnění). V této fázi, aby se vláknům propůjčily určité vlastnosti, se někdy do zvlákňovacího roztoku nebo taveniny zavádějí různé přísady (tepelné stabilizátory, barviva, matovací činidla atd.).

Téma: 1. Technologie výroby chemických vláken

2.Vlastnosti chemických vláken

Cílová:

studovat klasifikaci textilních vláken ; seznámit studenty s procesem získávání chemických vláken a jejich vlastnostmi; naučit studenty využívat vlastnosti vláken při výrobě výrobků z nich a pečovat o ně;
kultivovat estetický vkus, pozornost;
rozvíjet logické myšlení.

Učení nového materiálu.

Slovní a názorný příběh.

Po mnoho staletí lidé používali při výrobě těch vláken, která jim dala příroda – vlákna divokých rostlin, zvířecí srst, vlákna lnu a konopí. S rozvojem zemědělství lidé začali pěstovat bavlnu, která dává velmi dobré a odolné vlákno.

Ale přírodní suroviny mají své nevýhody. Přírodní vlákna jsou například příliš krátká, nedostatečně pevná a vyžadují složité zpracování. A lidé začali hledat suroviny, ze kterých by bylo možné levně získat látku, hřejivou jako vlna, lehkou a krásnou, jako hedvábí, levnou a praktickou, jako bavlna.

Pokroky moderní chemie umožnily vytvořit takové chemické vlákno z přírodních materiálů, především celulózy získané ze dřeva a slámy. Takové vlákno se nazývá umělé a vlákno a vlákno vyrobené ze syntetických polymerů se nazývá syntetické.

Chemická vlákna jsou vlákna vytvořená uměle fyzikálními a chemickými procesy.

Ani jeden specialista není nyní schopen vyjmenovat celou obrovskou škálu chemických vláken, která se používají k výrobě tkanin. A v laboratořích se syntetizuje stále více jejich typů.

Praktické předpoklady pro vznik umělého hedvábí vytvořily vynálezy 19. století.

Bavlněná a lýková vlákna obsahují celulózu. Bylo vyvinuto několik metod, jak získat roztok celulózy, protlačit ho úzkým otvorem (hlavicí) a odstranit rozpouštědlo, načež byly získány nitě podobné hedvábí. Jako rozpouštědla byla použita kyselina octová, alkalický roztok hydroxidu měďnatého, hydroxid sodný a sirouhlík. Výsledné nitě se nazývají acetát, měď amonná a viskóza.

Velká skupina vláken vystupujících ze zvlákňovacích trysek je tažena, zkroucena dohromady a navinuta jako komplexní vlákno na kazetu.

Pro získání staplového vlákna se složitá nit po dokončovacích operacích řeže na vlákna dané délky.

Syntetická vlákna jsou vyrobena z polymerních materiálů. Vláknotvorné polymery se syntetizují z tak hojně používaných ropných produktů, jako je benzen, fenol, čpavek atd. Změnou složení suroviny a způsobů jejího zpracování lze syntetickým vláknům propůjčit jedinečné vlastnosti, které přírodní vlákna nemají. Syntetická vlákna se získávají především z taveniny, např. vlákna z polyesteru, polyamidu, lisovaná přes zvlákňovací trysky.

V závislosti na druhu chemické suroviny a podmínkách jejího vzniku je možné vyrábět vlákna s řadou předem daných vlastností. Například čím silněji táhnete proud v okamžiku, kdy opouští zvlákňovací trysku, tím silnější je vlákno. Někdy jsou chemická vlákna ještě pevnější než ocelový drát stejné tloušťky.

Syntetická vlákna jsou také dostupná ve formě monofilamentů, multifilamentů a texturovaných přízí a střižových vláken.

Vlákna stejného typu mají v různých zemích různé obchodní názvy. Takže polyamidové vlákno v Rusku se nazývá kapron, v USA - nylon, v Německu - perlon.

Zvažte vlastnosti některých umělých a syntetických vláken. (Během výkladu si studenti prohlížejí vzorky vláken z vizuální pomůcky Textile Fibers a vzorky látek.

Viskózové vlákno.

Surovinou pro výrobu viskózového vlákna jsou dřevní hmota (smrkové štěpky, piliny) a chemikálie. Viskózové vlákno je velmi podobné přírodnímu hedvábí. Délka a tloušťka (tenkost) vláken může být libovolná, barva závisí na barvivech přidaných do roztoku.

Viskózová vlákna jsou měkká, hladká, rovná, se silným leskem, méně odolná než vlákna přírodního hedvábí, mají nízkou elasticitu, takže látky vyrobené z těchto vláken jsou velmi mačkané. Viskózové vlákno dobře absorbuje vlhkost a rychle schne. Viskózové vlákno hoří jako bavlna žlutým, rychle běžícím plamenem. Po spálení zůstává šedý popel a zápach spáleného papíru.

Acetátové vlákno.

Acetátové vlákno se získává spojením odpadu z bavlny s chemikáliemi. Acetátová vlákna mají také libovolnou délku. Jsou rovné, tenké, měkké, trvanlivé, odolné proti opotřebení, elastické, takže látky z nich se téměř nemačkají, mají ostrý lesk nebo nemají lesk vůbec. Acetátová vlákna špatně absorbují vlhkost. Barva vláken závisí na barvivech přidaných do roztoku.

Acetátové vlákno hoří pomalu, žlutým plamenem se na konci vytvoří roztavená kulička a je cítit zvláštní kyselý zápach.

Vlastnosti tkanin z umělého hedvábí závisí na vlastnostech vlákna. Tyto tkaniny jsou hladké, s ostrým leskem nebo matem, těžší, silnější, tužší než tkaniny z přírodního hedvábí, mají nízkou srážlivost a tepelnou ochranu. Tyto tkaniny jsou odolné, ale když jsou mokré, jejich pevnost klesá, dobře se splývají, špatně procházejí vzduchem a absorbují vlhkost. Dobře se myje v mýdlové vodě. Dávají mírné srážení, mají velký průstřih při šití výrobků, roztahování nití ve švech při nošení. Látky z umělého hedvábí je nutné žehlit velmi opatrně, zejména z acetátového - látka silným zahřátím žloutne.

Polyesterová vlákna (lavsan, krimplen atd.)

Tato vlákna mají hladký, matný povrch. Jsou odolné, odolné proti opotřebení. V plameni se nejprve roztaví, poté pomalu hoří nažloutlým plamenem, přičemž se uvolňují černé saze. Po vychladnutí se vytvoří pevná černá koule.

Významnou nevýhodou polyesterových vláken jsou jejich nízké hygienické vlastnosti.

Polyamidová vlákna (kapron, nylon, dederon).

Tato vlákna mají hladký, lesklý povrch, jsou dobře smáčená vodou, ale rychle schnou. Polyamidová vlákna jsou citlivá na teplo, již při teplotě 65 stupňů ztrácí pevnost, proto je třeba výrobek z těchto vláken žehlit opatrně.

Polyamidová vlákna jsou pevná a odolná proti opotřebení.

Hygienické vlastnosti jsou nízké.

Vlákno hoří slabým modrožlutým plamenem s bílým zákalem. Po vychladnutí se na konci vytvoří pevná tmavá koule.

Polyakrylonitrilová vlákna (nitronová, akrylová, perleťová atd.).

Tato vlákna jsou nadýchaná, matná a vypadají jako vlna, proto se jim často říká „umělá vlna“. Pevnost a odolnost proti opotřebení u polyakrylonitrilových vláken je nižší než u polyamidu a polyesteru.

Nízké jsou také hygienické vlastnosti vlákna.

Vlákno bleskově hoří a uvolňuje velké množství sazí. Po vychladnutí se vytvoří nálev, který lze rozdrtit prsty.

Elastanové vlákno.

Lycra, dorlastan patří mezi elastanové vlákno. Tato vlákna se nejčastěji používají ve směsi s jinými vlákny. Elastanová vlákna jsou velmi elastická, dokážou při natažení 7x zvětšit svou délku a následně se srazit do původního stavu.

Tkaniny ze syntetických vláken jsou hladké, lesklé, s vysokou pevností. Po vyprání často není nutné žehlení.

Nevýhody tkanin: nízké hygienické vlastnosti, skluz, třepení, prodloužení nitě.

Ať jsme kdekoli: doma, ve škole nebo na ulici – naše oblečení absorbuje znečištění jak z prostředí, tak přímo z těla. Člověk póry kůže uvolňuje značné množství potu a dalších látek, jejichž stopy můžeme vidět například na límci a manžetách oděvu.

Jak se o naše šaty, obleky a saka starat, záleží především na materiálu, ze kterého jsou ušity. Nebo spíše ze surovinového složení látky.

Výrobky z viskózy lze prát ručně nebo v pračce na jemný cyklus a nízkou teplotu (30-40 stupňů). K praní používejte prací prostředky na jemné tkaniny. Věci vyrobené z viskózy by se neměly ždímat, kroutit a sušit v odstředivce. Po vyprání se výrobek bez ždímání pověsí nebo položí na čisté prostěradlo nebo ručník, sroluje se hadičkou spolu s podšitým hadříkem a jemně se vyždímá. Navlhčete viskózu teplou žehličkou (poloha termostatu je „hedvábí“), když je mokrá nebo vlhkou žehličkou. V tomto případě nesmí být výrobek přesušený. Viskózové oděvy lze chemicky čistit.

Acetátové výrobky pereme ručně nebo v pračce při teplotě 30 stupňů a šetrném režimu. Sušit zavěšením. Acetát rychle schne a nevyžaduje žehlení. V případě potřeby se výrobky žehlí ze špatné strany přes suchou žehličku se slabým ohřevem žehličky. Sušičky se nedoporučují.

Triacetát lze prát v pračce při teplotě 70 stupňů a žehlit horkou žehličkou (poloha termostatu - "hedvábí - vlna").

Výrobky z polyesterových vláken pereme v pračce při teplotě 40-60 stupňů. Pro praní výrobků z bílých tkanin se používají univerzální prací prostředky, pro barevné - prací prostředky na tenké nebo barevné tkaniny.

Polyester lze odstředit v pračce na jemný cyklus a sušit na vzduchu. Nepoužívejte sušicí program, protože přesušený polyester se špatně žehlí. Výrobky z této látky se žehlí mírně zahřátou žehličkou (poloha termostatu je „hedvábí“) a vlhkou žehličkou. Věci vyrobené z polyesteru dobře snášejí chemické čištění.

Polyamidové výrobky se perou a suší stejně jako polyesterové výrobky, je však třeba mít na paměti, že teplota vody při praní by neměla přesáhnout 40 stupňů. Železné výrobky z polyamidových vláken při minimální teplotě bez vlhkosti.

Akrylátové výrobky se perou při teplotě vody nepřesahující 30 stupňů. Automatické sušení není povoleno.

Výrobky z látek obsahujících elastan se perou

Zpráva studenta "Je to zajímavé!" (Příloha č. 1)

2. Načrtnutí schématu "Chemická vlákna" (Příloha č. 2).

3. Práce s učebnicí

Studenti zapisují do sešitu hlavní etapy procesu výroby chemických vláken (odst. 12, str. 47-48.) (Příloha 3)

Přihláška č. 1

Zpráva "Je to zajímavé!"

Důležitým krokem ve vědeckotechnické revoluci 20. století bylo objevení nové třídy syntetických vláken na bázi aromatických polyamidů, označovaných jako aramidy, americkou společností DuPont. Sériovou výrobu nového vysokopevnostního kevlarového vlákna zahájila společnost v roce 1972. Později se aramidová vlákna dvou odrůd začala vyrábět i v jiných zemích.

Složitost procesu získávání aramidových vláken a v důsledku toho i vysoká cena zatím omezovaly růst jejich výroby, ale samozřejmě jde o vlákna s velkou budoucností. Chcete-li to vidět, stačí se podívat na jejich jedinečné vlastnosti. Aramidová vlákna jedné skupiny (nomex, conex, fenylon) se používají tam, kde je požadována odolnost proti plameni a tepelným účinkům, druhá skupina (kevlar, terlon) má vysokou mechanickou pevnost spojenou s nízkou hmotností. Vlákna typu Nomex doutnají v otevřeném plameni o teplotě více než 400 stupňů Celsia a rychle z plamene slábnou. Jejich nízká tepelná vodivost poskytuje spolehlivou ochranu před účinky silných tepelných toků. Ochranný oděv z aramidových vláken plní své funkce i v prostředí obohaceném kyslíkem.

Pevnost další skupiny aramidových vláken (Kevlar) je 5x vyšší než pevnost oceli, navíc nemají korozi.Aramidy prakticky nejsou ovlivněny dlouhodobým působením teplot od -40 stupňů do +130 stupňů Celsia, jsou zachovat pevnost při krátkodobém vystavení teplotám od -196 do +500 stupňů Celsia. Kompozitní materiály na bázi aramidu jsou o 22 procent lehčí a o 46 procent pevnější než materiály na bázi skelných vláken. Aramidy se také používají k výrobě tkanin, které chrání před mechanickým namáháním. Ochranné vlastnosti neprůstřelné tkaniny vyrobené z Kevlaru jsou 2x vyšší než tkaniny podobného účelu vyrobené z nylonu a vesty vyrobené z takové tkaniny váží téměř 2x méně než nylonové neprůstřelné vesty.

Mezi nová vlákna, která se již objevila, lze zaznamenat také tzv. vlákna - chameleony, tedy vlákna, jejichž některé vlastnosti se mění v souladu se změnami prostředí. Například byla vyvinuta dutá vlákna, do kterých se nalévá kapalina obsahující barevné magnety. Pomocí magnetického ukazovátka můžete změnit vzor látky vyrobené z takových vláken.

Termosetová vlákna při změně teploty mění svůj objem, což způsobuje změnu přenosu tepla látkou. Vznikla nová umělá vlákna podobná bavlně, která se spotřebitelskými vlastnostmi prakticky neliší od vláken bavlny.

Anorganická chemická vlákna zahrnují silikátová a kovová vlákna a do první skupiny patří vlákna skleněná, křemenná, čedičová, keramická a některé další typy vláken.

Tajemství výroby skleněných vláken objevili staří Egypťané kolem roku 2000 př. n. l., později je ztratili a znovu objevili Benátčané v 16. století. Technologie výroby skleněných vláken byla poprvé popsána Réaumurem v roce 1734.

Kolem roku 1850 se Francouzi de Brunfau podařilo vytvořit zvlákňovací trysku vhodnou pro výrobu skleněných nití o průměru 6-10 mikrometrů.

Skleněné vlákno nehoří, je odolné vůči korozi a biologickým vlivům, má vysokou pevnost v tahu, vynikající optické, elektrické, tepelné a zvukové izolační vlastnosti. Například výrobky ze skleněných střižových vláken mají 3,5krát vyšší tepelnou izolaci než azbest. Vrstva sklolaminátové rohože o tloušťce 5 centimetrů odpovídá tepelným odporem cihlové zdi o tloušťce 1 metr.

Silikonová vlákna mají velmi zajímavé vlastnosti, výrobky z nich lze používat při teplotě 1000 stupňů C.

Vysokou mechanickou pevnost a dobrou odolnost vůči chemikáliím mají keramická vlákna, jejichž hlavní formu tvoří směs oxidu křemíku a oxidu hlinitého. Keramická vlákna lze používat při teplotách kolem 1250 stupňů C. Vyznačují se také extrémně vysokou chemickou odolností. Radiační odolnost umožňuje jejich použití v kosmonautice.

Tepelným zpracováním (900 - 3000 stupňů Celsia) organických vláken, jako je polyakrylonitril, se získávají uhlíková vlákna, která mají velmi vysokou pevnost. Horní teplotní limit pro tato vlákna je vyšší než pro keramická vlákna. Uhlíková vlákna se získávají kontinuálním způsobem, avšak vzhledem k jejich vysoké ceně bylo jejich použití zatím omezeno pouze na několik speciálních oblastí.

Aplikace č. 2

Klasifikace chemických vláken

Aplikace №3

Výrobní proces chemických vláken

1. Získání zvlákňovacího roztoku. Všechna chemická vlákna, kromě minerálních, se vyrábějí z viskózních roztoků nebo tavenin, kterým se říká zvlákňování. Například umělá vlákna se získávají z celulózové hmoty rozpuštěné v alkáliích a syntetická vlákna se získávají přidáváním chemických reakcí různých látek.

2. Tváření vláken. Viskózní zvlákňovací roztok prochází zvlákňovacími tryskami - uzávěry s malými otvory. Počet otvorů v matrici se pohybuje od 24 do 36 tisíc. Proudy roztoku, vytékající ze zvlákňovacích trysek, tvrdnou a tvoří pevná tenká vlákna. Dále se nitě z jedné spřádací trysky spojují do jedné společné nitě na spřádacích strojích, vytahují se a navíjejí na cívku.

3. Konečná úprava vláken. Výsledné nitě se perou, suší, kroutí, tepelně upravují (k fixaci zkroucení). Některá vlákna jsou bělená, barvená a upravená mýdlovým roztokem pro hebkost.

Vlákna jsou tělesa, jejichž délka je mnohonásobně větší než jejich velmi malé rozměry průřezu, obvykle měřené v mikronech. Vláknité materiály, tzn. látky sestávající z vláken jsou široce používány. Jedná se o různé textilní výrobky, kožešiny, kůže, papír atd. Téměř až do počátku 20. století se k výrobě vlákna a tkanin na jeho základě používaly pouze přírodní vláknité materiály: bavlna, len, přírodní hedvábí atd.

Poprvé byla výroba umělého vlákna provedena protlačováním éteru dusičnanu celulózy ve směsi alkohol-aceton úzkými otvory. V n.v. Je známo již více než 500 různých typů chemických vláken, z nichž je osvojeno a průmyslově vyráběno více než 40. Podle původu lze všechna vlákna rozdělit na přírodní a chemická. Chemická se zase dělí na umělá, vyrobená z IUD, která jsou v přírodě v hotové formě (celulóza, kasein) a syntetická vlákna získaná z vysokých polymerů, předem syntetizovaných z monomerů.

Pokud se vlastnosti přírodních vláken liší v úzkých mezích, pak chemická vlákna mohou mít soubor předem stanovených vlastností v závislosti na jejich budoucím účelu. Z chemických vláken se vyrábí spotřební zboží: tkaniny, pleteniny, oděvy, obuv atd. Existuje mnoho podobností ve výrobě různých typů chemických vláken, jak z přírodních polymerů, tak z pryskyřic, i když každá metoda má své vlastní charakteristiky.

Schématická schémata výroby chemických vláken, bez ohledu na vstupní surovinu, je rozdělena do čtyř stupňů.

1. Získání výchozího materiálu (polotovaru). V případě, že jsou surovinami přírodní nitroděložní tělíska, je nutné je nejprve očistit od nečistot. U syntetických vláken se jedná o syntézu polymerů – výrobu pryskyřice. U veškeré rozmanitosti výchozích polymerních materiálů jsou na ně kladeny následující obecné požadavky, které zajišťují možnost tvorby vlákna a jeho dostatečnou pevnost:

– lineární struktura molekul, která umožňuje rozpouštění nebo tavení výchozího materiálu pro spřádání vlákna a orientaci molekul ve vláknu;

- omezená molekulová hmotnost, protože s malou molekulou není dosaženo pevnosti vlákna, a pokud je příliš velké, vznikají potíže při tvorbě vlákna kvůli nízké pohyblivosti molekul;

- polymer musí být čistý, protože nečistoty snižují pevnost vlákna.

2. Příprava zvlákňovací hmoty. Ne všechny přírodní a syntetické materiály mohou sloužit jako základ pro výrobu vláken. Předpokladem realizace zvlákňovacího procesu je získání viskózních koncentrovaných roztoků - vysokých polymerů v dostupných rozpouštědlech nebo převedení pryskyřice do roztaveného stavu. Pouze v roztoku nebo v roztaveném stavu lze vytvořit podmínky, které umožní snížit interakční energii makromolekul a po překonání mezimolekulárních vazeb orientovat molekuly podél osy budoucího vlákna.

3. Předení vláken je nejkritičtější operací a spočívá v tom, že zvlákňovací hmota je přiváděna do zvlákňovací trysky (tvořče vlákna), která má na dně velké množství drobných otvorů v závislosti na způsobu předení. Svazky jemných vláken vytvořené z proudů jsou kontinuálně odtahovány řadou vodicích zařízení do přijímacího zařízení a poté vytahovány navíjecími zařízeními: cívkou, válečkem, odstředivkou. Během zvlákňování jsou lineární makromolekuly orientovány podél osy vlákna. Změnou podmínek zvlákňování a dloužení lze získat různé vlastnosti vláken.

4. Konečná úprava spočívá v tom, že se vláknu dodávají různé vlastnosti potřebné pro další zpracování. K tomu se vlákna očistí důkladným praním od případných nečistot. Vlákno se navíc bělí, v některých případech barví a upravuje mýdlovým nebo mastným roztokem, aby bylo více kluzké, což zlepšuje jeho zpracovatelnost v textilních továrnách.

Viskózová metoda výroby umělého vlákna z celulózy je nejpoužívanější metodou. Výroba viskózových vláken ve formě hedvábí, šňůry a střiže tvoří přibližně 76 % všech chemických vláken.

Pro přípravu zvlákňovacího roztoku se celulóza s obsahem vlhkosti 5-6% ve formě listů o rozměrech 600 x 800 mm zpracuje s 18-20% roztokem hydroxidu sodného (mercerační proces). Současně celulóza, která absorbuje roztok louhu sodného, silně bobtná. Většina hemicelulózy se z ní vyplaví, mezimolekulární vazby se částečně rozruší a v důsledku toho vznikne nová chemická sloučenina - alkalická celulóza.

[C 6 H 7 O 2 (OH) 3] n + nNaOH ↔ [C 6 H 7 O 2 (OH) 2 OH * NaOH] n

Reakce mezi celulózou a koncentrovaným roztokem hydroxidu sodného je vratná. V závislosti na použitém zařízení a formě celulózy se proces provádí při 20-50 °C po dobu 10-60 minut. Poté se z přebytečného hydroxidu sodného vymačká alkalická celulóza, která se pošle do regenerace, kde se přefiltruje, zpevní, usadí a poté se vrátí k merceraci. Dále se alkalická celulóza drtí a udržuje za určitých podmínek (20-22 0 C). Při tomto procesu zvaném předzrání dochází v důsledku oxidace v alkalickém prostředí vzdušným kyslíkem ke snížení stupně polymerace celulózy, což umožňuje regulovat viskozitu následně získaného zvlákňovacího roztoku v širokém rozmezí. Poté se na destruovanou alkalickou celulózu působí sirouhlíkem (xantogenace celulózy). Výsledkem reakce je oranžovožlutý xantát celulózy, který se na rozdíl od původní celulózy dobře rozpouští ve 4-7% roztoku hydroxidu sodného. Výsledný viskózní roztok se nazývá viskóza. Složení a vlastnosti výsledného xanthátu celulózy do značné míry závisí na době trvání a teplotě procesu, jakož i na množství zaváděného sirouhlíku. Všechny výše uvedené operace se provádějí postupně ve 4-5 samostatných zařízeních nebo se provádějí až do konečného rozpuštění v jednom zařízení.

Dostupnost a nízké náklady na suroviny přispívají k rozšířené výrobě viskózových vláken. Viskózové vlákno je odolné vůči organickým rozpouštědlům, odolává dlouhodobému působení teploty. Mezi nevýhody je třeba poznamenat slabou odolnost vlákna vůči alkáliím a výraznou ztrátu pevnosti v mokrém stavu.

Z viskózy se kromě hedvábí a sponek získává celofán, šňůra, astrachánská kožešina, umělé vlasy a uzávěry lahví.

Když celulóza reaguje s acetanhydridem v přítomnosti kyseliny octové a jako katalyzátoru se používá kyselina sírová nebo chloristá, vzniká acetát ester celulózy a z něj vzniká acetátové vlákno. Polyamidové vlákno - nylon se získává z nylonové pryskyřice, jejíž výchozí surovinou je kaprolaktam. Ten se vyrábí jako bílý prášek z fenolu, benzenu nebo cyklohexanu.

- rozvinutý průmysl. Její produkty jsou velmi žádané, protože se aktivně používají v různých oblastech. V závislosti na materiálu použitém při výrobě získávají různé vlastnosti a charakteristiky.

Klasifikace a vlastnosti chemických vláken

Produkty v tomto odvětví jsou rozděleny do tří hlavních skupin:

Jako suroviny působí umělé - organické vysokomolekulární sloučeniny získané ovlivněním přírodních látek a extrakcí polymerů z nich.

Syntetické - používá se k výrobě nízkomolekulárních sloučenin, ze kterých se syntézou extrahují organické polymery.

Minerál - skupina, která se výrazně liší od předchozích, protože je vyrobena z anorganických sloučenin a má zvláštní vlastnosti a vlastnosti.

Výroba chemických vláken má oproti přírodním řadu výhod. Nezáleží na ročním období, počasí a je méně pracný. Kromě toho jsou takové závity vyráběny s předem stanovenými fyzikálními a mechanickými vlastnostmi.

Chemická vlákna mají vynikající odolnost proti trhání, bakteriím a plísním, rozměrovou stálost, nemačkavost, odolnost proti nepříznivým vlivům (světlo, vlhkost atd.), teplu a opakované zátěži. Jejich fyzikálně-mechanické a chemické vlastnosti lze změnit úpravou použitého polymeru nebo hotového výrobku. To umožňuje vyrábět vlákna s různými vlastnostmi ze stejné suroviny. Navíc lze smíchat chemická vlákna různých struktur a vytvořit tak nové modely a rozšířit nabídku produktů.

Výrobní specifika

Výrobní proces chemických vláken je poměrně složitý a skládá se z několika fází: získání výchozího materiálu, jeho přeměna na speciální zvlákňovací roztok, formování vláken pomocí zvlákňovacích trysek a jejich konečná úprava. Tváření závitů je krok, který má zásadní význam pro určení vlastností výrobku. Lze to provést několika způsoby:

použití mokrého nebo suchého roztoku;

použitím suchého a vlhkého roztoku;

ostrá kovová fólie;

z taveniny;

výkres;

zploštění;

z disperze;

gelové formování.

Při výrobě chemických vláken se používají filtry, které čistí zvlákňovací taveninu nebo roztok od mechanických nečistot. Vyrábějí se z palladia, platiny, zlata nebo jejich slitin.

Osvětlení chemických vláken a zařízení pro jejich výrobu na výstavě "Chemie"

Pro specialisty a společnosti se zájmem o studium specifik výroba chemických vláken, rozšiřující sortiment výrobců a prezentující produkty jejich podniků, bude výstava Chemie tím nejlepším místem. Jedná se o akci organizovanou průmyslem s cílem vyzdvihnout jeho úspěchy v různých oblastech, navázat kontakty mezi společnostmi, specialisty, regiony a zeměmi. Pokrývá všechna průmyslová odvětví a poskytuje podnikům možnost organizovat své výstavní aktivity a umístit stánek na místě areálu moskevského expocentra.

Toto centrum je široce známé i mimo Rusko a mnoho společností se účastní mezinárodních akcí konaných v jeho pavilonech. To zajišťuje navazování kontaktů se zahraničními partnery a získávání nových sponzorů do odvětví. Investice mají pro chemický průmysl velký význam, protože potřebuje vážné injekce, včetně zahraničních. Oblast výroby chemických vláken, stejně jako řada dalších odvětví, má zájem přilákat investice, které by přispěly k jejímu rozvoji a modernizaci. Pro vystavovatele je to zase skvělá příležitost představit své podniky v tom nejpříznivějším světle a zvýšit jejich atraktivitu.

Výstava "Chemie" má zájem o vytvoření co nejpohodlnějších podmínek pro účastníky a také o přilákání maximálního počtu návštěvníků. Její organizátoři proto jako místo konání zvolili areál Expocentra.