Główne etapy produkcji włókien chemicznych. „Rodzaje włókien chemicznych

XIX wiek był naznaczony ważnymi odkryciami w nauce i technologii. Ostry boom techniczny dotknął prawie wszystkie obszary produkcji, wiele procesów zostało zautomatyzowanych i przeniesionych na jakościowo nowy poziom. Rewolucja techniczna nie ominęła również przemysłu włókienniczego – w 1890 roku we Francji po raz pierwszy uzyskano włókno powstałe w wyniku reakcji chemicznych. Od tego wydarzenia rozpoczęła się historia włókien chemicznych.

Rodzaje, klasyfikacja i właściwości włókien chemicznych

Zgodnie z klasyfikacją wszystkie włókna dzielą się na dwie główne grupy: organiczną i nieorganiczną. Włókna organiczne obejmują włókna sztuczne i syntetyczne. Różnica między nimi polega na tym, że sztuczne powstają z naturalnych materiałów (polimerów), ale za pomocą reakcji chemicznych. Włókna syntetyczne wykorzystują syntetyczne polimery jako surowce, podczas gdy procesy otrzymywania tkanin nie różnią się zasadniczo. Włókna nieorganiczne obejmują grupę włókien mineralnych otrzymywanych z surowców nieorganicznych.

Jako surowiec do włókien sztucznych stosuje się uwodnioną celulozę, octan celulozy i polimery białkowe, do włókien syntetycznych - polimery karbołańcuchowe i heterołańcuchowe.

Ze względu na to, że do produkcji włókien chemicznych wykorzystywane są procesy chemiczne, właściwości włókien, przede wszystkim mechaniczne, mogą być zmieniane przy różnych parametrach procesu produkcyjnego.

Główne cechy wyróżniające włókna chemiczne w porównaniu z naturalnymi to:

• wysoka wytrzymałość;
• umiejętność rozciągania;
• wytrzymałość na rozciąganie i długotrwałe obciążenia o różnej wytrzymałości;
• odporność na światło, wilgoć, bakterie;
• odporność na zagniecenia.

Niektóre specjalne typy są odporne na wysokie temperatury i agresywne środowiska.

Nici chemiczne GOST

Według ogólnorosyjskiego GOST klasyfikacja włókien chemicznych jest dość skomplikowana.

Sztuczne włókna i nici, według GOST, dzielą się na:

• włókna sztuczne;
• nici sztuczne do tkanin kordowych;
• nici sztuczne do produktów technicznych;
• nici techniczne do sznurka;
• sztuczne nici tekstylne.

Włókna i nici syntetyczne z kolei składają się z następujących grup: włókna syntetyczne, nici syntetyczne do tkanin kordowych, do wyrobów technicznych, nici syntetyczne do folii i tekstyliów.

Każda grupa obejmuje jeden lub więcej podgatunków. Każdy podgatunek ma swój własny kod w katalogu.

Technologia otrzymywania, produkcja włókien chemicznych

Produkcja włókien chemicznych ma wielką przewagę nad włóknami naturalnymi:

• po pierwsze ich produkcja nie jest uzależniona od pory roku;
• po drugie sam proces produkcji, choć dość skomplikowany, jest znacznie mniej pracochłonny;
• po trzecie to możliwość uzyskania włókna o zadanych parametrach.

Z technologicznego punktu widzenia procesy te są złożone i zawsze składają się z kilku etapów. Najpierw uzyskuje się surowiec, następnie przekształca się go w specjalny roztwór przędzalniczy, następnie formuje się i wykańcza włókna.

Do formowania włókien stosuje się różne techniki:

• stosowanie zaprawy mokrej, suchej lub sucho-mokrej;
• zastosowanie cięcia folii metalowej;
• czerpanie ze stopu lub dyspersji;
• rysunek;
• spłaszczenie;
• formowanie żelu.

Zastosowanie włókien chemicznych

Włókna chemiczne mają bardzo szerokie zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Ich główną zaletą jest stosunkowo niski koszt i długa żywotność. Tkaniny z włókien chemicznych są aktywnie wykorzystywane do szycia odzieży specjalnej, w przemyśle motoryzacyjnym - do wzmacniania opon. W różnego rodzaju technice coraz częściej stosuje się włókniny wykonane z włókien syntetycznych lub mineralnych.

Włókna chemiczne tekstylne

Gazowe produkty przeróbki ropy naftowej i węgla są wykorzystywane jako surowce do produkcji włókien tekstylnych pochodzenia chemicznego (w szczególności do produkcji włókien syntetycznych). W ten sposób syntetyzuje się włókna różniące się składem, właściwościami i sposobem spalania.

Wśród najpopularniejszych:

• włókna poliestrowe (lavsan, krimplen);
• włókna poliamidowe (nylon, nylon);
• włókna poliakrylonitrylowe (nitron, akryl);
• włókno elastanowe (lycra, dorlastan).

Wśród włókien sztucznych najczęściej spotykane są wiskoza i acetat. Włókna wiskozowe pozyskiwane są z celulozy – głównie świerkowej. Dzięki procesom chemicznym można nadać temu włóknu wizualne podobieństwo do naturalnego jedwabiu, wełny lub bawełny. Włókno octanowe powstaje z odpadów z produkcji bawełny, dzięki czemu dobrze wchłania wilgoć.

Włókniny z włókien chemicznych

Materiały włókninowe można uzyskać zarówno z włókien naturalnych, jak i chemicznych. Często materiały włókninowe są produkowane z materiałów pochodzących z recyklingu i odpadów z innych gałęzi przemysłu.

Podkład włóknisty, przygotowany metodami mechanicznymi, aerodynamicznymi, hydraulicznymi, elektrostatycznymi lub włóknotwórczymi, jest mocowany.

Głównym etapem produkcji materiałów włókninowych jest etap spajania podłoża włóknistego, uzyskanego jedną z następujących metod:

1. Chemiczny lub klej (klej)- uformowana wstęga jest impregnowana, powlekana lub posypywana składnikiem wiążącym w postaci roztworu wodnego, którego nakładanie może być ciągłe lub rozdrobnione.
2. Termiczny- metoda ta wykorzystuje właściwości termoplastyczne niektórych włókien syntetycznych. Czasami stosuje się włókna, z których składa się włóknina, ale w większości przypadków do włókniny na etapie przędzenia celowo dodaje się niewielką ilość włókien o niskiej temperaturze topnienia (dwuskładnik).

Obiekty przemysłu włókien chemicznych

Ponieważ produkcja chemiczna obejmuje kilka branż, wszystkie obiekty przemysłu chemicznego podzielone są na 5 klas w zależności od surowców i zastosowania:

• materia organiczna;
• substancje nieorganiczne;
• materiały do ​​syntezy organicznej;
• czyste substancje i chemikalia;
• grupa farmaceutyczna i medyczna.

W zależności od przeznaczenia zakłady przemysłu włókien chemicznych dzielą się na zakłady główne, zakłady ogólne i pomocnicze.

Włókna naturalne i chemiczne…………………………………………...…….3

Obszary zastosowania włókien chemicznych…………….………………………..5

Klasyfikacja włókien chemicznych………………………………………..…..7

Zarządzanie jakością włókien chemicznych…………………….……...…9

Proces technologiczny otrzymywania włókien chemicznych………...…..10

Elastyczność produkcji…………………………………………………………………..14

Wykaz wykorzystanej literatury………………………………………………………………………………………………………15

Włókna naturalne i chemiczne

Wszystkie rodzaje włókien, w zależności od pochodzenia, dzielą się na dwie grupy – naturalną i chemiczną. Wśród włókien naturalnych wyróżnia się włókna organiczne (bawełna, len, konopie, wełna, jedwab naturalny) i nieorganiczne (azbest).

Rozwój przemysłu włókien chemicznych jest bezpośrednio uzależniony od dostępności i dostępności głównych rodzajów surowców. Drewno, ropa naftowa, węgiel, gaz ziemny i gazy rafineryjne, które są surowcem do produkcji włókien chemicznych, są w naszym kraju dostępne w wystarczających ilościach.

Włókna chemiczne już dawno przestały być tylko substytutami jedwabiu i innych włókien naturalnych (bawełna, wełna). Obecnie tworzą zupełnie nową klasę włókien, która ma niezależne znaczenie. Z włókien chemicznych można wytwarzać piękne, trwałe i ogólnodostępne towary konsumpcyjne, a także wysokiej jakości produkty techniczne, które nie ustępują jakością produktom z włókien naturalnych, a w wielu przypadkach przewyższają je szeregiem ważnych wskaźników.

W przemyśle tekstylnym i dziewiarskim włókna chemiczne stosowane są zarówno w postaci czystej, jak iw mieszaninach z innymi włóknami. Wykorzystywane są do produkcji tkanin odzieżowych, sukiennych, podszewkowych, lnianych, dekoracyjnych i obiciowych; sztuczne futra, dywany, pończochy, bielizna, sukienki, odzież wierzchnia, dzianina i inne produkty.

Szybki rozwój produkcji włókien chemicznych jest stymulowany wieloma obiektywnymi przyczynami:

a) produkcja włókien chemicznych wymaga mniejszych nakładów kapitałowych na jednostkę produkcji niż produkcja jakiegokolwiek rodzaju włókna naturalnego;

b) koszty pracy wymagane do produkcji włókien chemicznych są znacznie niższe niż przy produkcji jakiegokolwiek rodzaju włókien naturalnych;

c) włókna chemiczne mają różnorodne właściwości, co zapewnia wysoką jakość produktów. Ponadto zastosowanie włókien chemicznych pozwala na poszerzenie asortymentu wyrobów tekstylnych. Nie mniej ważny jest fakt, że właściwości włókien naturalnych mogą być zmieniane tylko w bardzo wąskich granicach, podczas gdy właściwości włókien chemicznych poprzez zmianę warunków formowania lub późniejszej obróbki mogą być zmieniane kierunkowo w bardzo szerokim zakresie.

Dziedziny zastosowania włókien chemicznych

W zależności od przeznaczenia włókna chemiczne produkowane są w postaci monofilamentów, włókien złożonych, włókien ciętych i pakuł.

Monofilamenty - pojedyncze nitki o dużej długości, nie dzielące się w kierunku wzdłużnym i odpowiednie do bezpośredniej produkcji wyrobów tekstylnych i technicznych. Monofilament jest najczęściej używany w postaci żyłki wędkarskiej, a także do produkcji sieci rybackich i sit do mąki. Czasami monofilamenty są również używane w różnych przyrządach pomiarowych.

Nici złożone - składają się z dwóch lub więcej nici elementarnych, połączonych ze sobą przez skręcanie, sklejanie i nadają się do bezpośredniego wytwarzania produktów. Z kolei nici złożone dzielą się na dwie grupy: tekstylną i techniczną. Nici tekstylne to cienkie nici przeznaczone głównie do produkcji towarów konsumpcyjnych. Do nici technicznych zalicza się nici o dużej gęstości liniowej stosowane do produkcji wyrobów technicznych i kordowych (opony samochodowe i lotnicze, przenośniki taśmowe, pasy napędowe).

Ostatnio do wzmacniania tworzyw sztucznych szeroko stosuje się złożone nici o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie i minimalnym odkształceniu pod obciążeniem (wysokim module), a do produkcji nawierzchni drogowych – nici o wysokiej wytrzymałości o specjalnych właściwościach.

Włókno cięte, składające się z włókien ciągłych o różnej długości cięcia, do niedawna było wykorzystywane wyłącznie do produkcji przędzy na przędzarkach do bawełny, wełny i lnu. Obecnie włókna o okrągłym przekroju są szeroko stosowane do produkcji wykładzin ściennych i podłogowych oraz wierzchniej warstwy podłóg. Do produkcji papieru syntetycznego stosuje się włókna o długości 2 - 3 mm (fibrydy).

Kabel składający się z dużej liczby podłużnie złożonych włókien jest używany do wytwarzania przędzy na maszynach włókienniczych.

W przypadku produktów określonego asortymentu (koszulka wierzchnia, wyroby pończosznicze itp.) produkowane są nici teksturowane, które w wyniku dodatkowej obróbki uzyskują zwiększoną objętość, karbikowanie lub rozciągliwość.

Wszystkie obecnie produkowane włókna chemiczne można podzielić pod względem wielkości produkcji na dwie grupy - wielkotonażowe i niskotonażowe. Włókna i nici wielotonażowe przeznaczone są do masowej produkcji towarów konsumpcyjnych i wyrobów technicznych. Takie włókna produkowane są na dużą skalę w oparciu o niewielką liczbę polimerów wyjściowych (HC, LC, PA, PET, PAN, PO).

Włókna niskotonażowe lub, jak się je nazywa, włókna specjalnego przeznaczenia, produkowane są w niewielkich ilościach ze względu na ich specyficzne właściwości. Wykorzystywane są w inżynierii, medycynie i wielu sektorach gospodarki narodowej. Należą do nich włókna żaroodporne i żaroodporne, bakteriobójcze, ognioodporne, chemisorpcyjne i inne. W zależności od charakteru pierwotnego polimeru włóknotwórczego włókna chemiczne dzielą się na sztuczne i syntetyczne.

W zależności od charakteru pierwotnego polimeru włóknotwórczego włókna chemiczne dzielą się na sztuczne i syntetyczne.

Klasyfikacja włókien chemicznych

Włókna sztuczne produkowane są na bazie naturalnych polimerów i dzielą się na uwodnioną celulozę, octan i białko. Najbardziej wielotonażowe są uwodnione włókna celulozowe otrzymywane metodą wiskozową lub miedziowo-amonową.

Włókna octanowe produkowane są na bazie estrów kwasu octowego (octanów) celulozy o różnej zawartości grup octanowych (włókna VAC i TAC).

Włókna na bazie białek pochodzenia roślinnego i zwierzęcego produkowane są w bardzo ograniczonych ilościach ze względu na ich niską jakość oraz wykorzystanie do ich produkcji surowców spożywczych.

Włókna syntetyczne produkowane są z polimerów syntetyzowanych w przemyśle z prostych substancji (kaprolaktam, akrylonitryl, propylen itp.). W zależności od budowy chemicznej makrocząsteczek wyjściowego polimeru włóknotwórczego dzieli się je na dwie grupy: łańcuch karbołańcuchowy i łańcuch hetero.

Włókna Carbochain to włókna otrzymane na bazie polimeru, którego główny łańcuch makrocząsteczkowy zbudowany jest wyłącznie z połączonych ze sobą atomów węgla. Największe zastosowanie z tej grupy włókien otrzymały włókna poliakrylonitrylowe i poliolefinowe. W mniejszym stopniu, ale wciąż w stosunkowo dużych ilościach, produkowane są włókna na bazie polichlorku winylu i polialkoholu winylowego. Włókna zawierające fluor są produkowane w ograniczonych ilościach.

Włókna heterołańcuchowe obejmują włókna otrzymane z polimerów, których główne łańcuchy makrocząsteczkowe oprócz azotu węglowego zawierają atomy tlenu, azotu lub innych pierwiastków. Włókna z tej grupy - politereftalan etylenu i poliamid - są najbardziej wielotonażowymi włóknami chemicznymi. Włókna poliuretanowe produkowane są w stosunkowo niewielkiej ilości.

Na szczególną uwagę zasługuje grupa wysokowytrzymałych włókien wysokomodułowych do celów technicznych - węglowych, otrzymywanych z grafityzowanych lub zwęglonych polimerów, szkła, metalu lub włókien otrzymywanych z azotków lub węglików metali. Włókna te są wykorzystywane głównie do produkcji wzmocnionych tworzyw sztucznych i innych materiałów konstrukcyjnych.

Zarządzanie jakością włókien chemicznych

Włókna chemiczne mają często wysoką wytrzymałość na rozciąganie [do 1200 MN/m2 (120 kgf/mm2)], co oznacza wydłużenie przy rozciąganiu, dobrą stabilność wymiarową, odporność na gniecenie, dużą odporność na obciążenia powtarzalne i zmienne, odporność na światło, wilgoć, pleśń, bakterie, odporność na chemio i ciepło. Właściwości fizyko-mechaniczne i fizykochemiczne włókien chemicznych można zmieniać w procesach przędzenia, ciągnienia, wykańczania i obróbki cieplnej, a także poprzez modyfikację zarówno surowca (polimeru), jak i samego włókna. Umożliwia to tworzenie, nawet z jednego wyjściowego polimeru włóknotwórczego, włókien chemicznych o różnych właściwościach tekstylnych i innych. Włókna sztuczne mogą być stosowane w mieszankach z włóknami naturalnymi w produkcji nowych gam tekstyliów, znacznie poprawiając jakość i wygląd tych ostatnich.

Proces technologiczny otrzymywania włókien chemicznych

Proces technologiczny produkcji włókien chemicznych składa się zwykle z trzech etapów. Jedynym wyjątkiem jest produkcja poliamidu, politereftalanu etylenu i niektórych innych włókien, gdzie proces technologiczny rozpoczyna się od syntezy polimeru włóknotwórczego.

Pierwszym etapem procesu jest otrzymanie roztworu przędzalniczego lub stopu. Na tym etapie pierwotny polimer przechodzi w stan lepki przez rozpuszczenie lub stopienie. W niektórych przypadkach (otrzymywanie włókien PVA) przejście polimeru w stan lepki następuje również w wyniku plastyfikacji. Powstały roztwór przędzalniczy lub stopiony materiał poddaje się mieszaniu i oczyszczaniu (filtracja, odpowietrzanie). Na tym etapie, w celu nadania włóknom określonych właściwości, czasami do roztworu przędzalniczego lub stopu wprowadza się różne dodatki (stabilizatory termiczne, barwniki, środki matujące itp.).

Temat: 1.Technologia produkcji włókien chemicznych

2.Właściwości włókien chemicznych

Cel:

• zbadać klasyfikację włókien tekstylnych ; zapoznanie studentów z procesem otrzymywania włókien chemicznych i ich właściwościami; nauczyć studentów wykorzystywania właściwości włókien w wytwarzaniu z nich wyrobów i pielęgnacji;
• pielęgnować estetyczny smak, uważność;
• rozwijać logiczne myślenie.

Nauka nowego materiału.

Opowieść słowna i ilustracyjna.

Przez wiele wieków ludzie używali do produkcji tych włókien, które dała im natura - włókien dzikich roślin, sierści zwierzęcej, włókien lnu i konopi. Wraz z rozwojem rolnictwa zaczęto uprawiać bawełnę, która daje bardzo dobre i trwałe włókno.

Ale naturalne surowce mają swoje wady. Na przykład włókna naturalne są za krótkie, niewystarczająco mocne i wymagają skomplikowanej obróbki. A zaczęto szukać surowców, z których można by tanio pozyskać tkaniny, ciepłe jak wełna, lekkie i piękne jak jedwab, tanie i praktyczne jak bawełna.

Postęp nowoczesnej chemii umożliwił stworzenie takiego włókna chemicznego z naturalnych materiałów, głównie celulozy pozyskiwanej z drewna i słomy. Takie włókno nazywa się sztucznym, a włókno i włókno wykonane z syntetycznych polimerów nazywane jest syntetycznym.

Włókna chemiczne to włókna wytworzone sztucznie w procesach fizycznych i chemicznych.

Żaden specjalista nie jest obecnie w stanie wymienić całej szerokiej gamy włókien chemicznych używanych do produkcji tkanin. A w laboratoriach syntetyzuje się coraz więcej ich rodzajów.

Praktyczne przesłanki do stworzenia sztucznego jedwabiu zostały stworzone przez wynalazki XIX wieku.

Włókna bawełniane i łykowe zawierają celulozę. Opracowano kilka metod uzyskania roztworu celulozy, przepychając go przez wąski otwór (matrycę) i usuwając rozpuszczalnik, po czym uzyskano nici podobne do jedwabiu. Jako rozpuszczalniki zastosowano kwas octowy, alkaliczny roztwór wodorotlenku miedzi, wodorotlenek sodu i dwusiarczek węgla. Powstałe nici są odpowiednio nazywane octanem, miedzią amonową i wiskozą.

Duża grupa włókien wyłaniających się z dysz przędzalniczych jest wciągana, skręcana razem i nawijana jako złożone włókno na wkład.

Aby uzyskać włókno staplowe, złożoną nić po operacjach wykończeniowych tnie się na włókna o określonej długości.

Włókna syntetyczne wykonane są z materiałów polimerowych. Polimery włóknotwórcze są syntetyzowane z tak szeroko stosowanych produktów naftowych, jak benzen, fenol, amoniak itp. Zmieniając skład surowca i metody jego przetwarzania, włóknom syntetycznym można nadać wyjątkowe właściwości, których nie mają włókna naturalne. Włókna syntetyczne uzyskuje się głównie ze stopu, na przykład włókna z poliestru, poliamidu, sprasowane przez dysze przędzalnicze.

W zależności od rodzaju surowca chemicznego i warunków jego powstawania, możliwe jest wytwarzanie włókien o różnych z góry określonych właściwościach. Na przykład, im silniej ciągniesz strumień w momencie, gdy wychodzi on z dyszy przędzalniczej, tym mocniejsze jest włókno. Czasami włókna chemiczne są nawet mocniejsze niż drut stalowy o tej samej grubości.

Włókna syntetyczne dostępne są również w postaci monofilamentów, przędz wielowłókienkowych i teksturowanych oraz włókien staplowych.

Włókna tego samego typu mają różne nazwy handlowe w różnych krajach. Tak więc włókno poliamidowe w Rosji nazywa się kapronem, w USA - nylonem, w Niemczech - perlonem.

Rozważ właściwości niektórych włókien sztucznych i syntetycznych. (Podczas wyjaśniania uczniowie patrzą na próbki włókien z pomocy wizualnej „Włókna tekstylne” i próbki tkanin.

Włókno wiskozowe.

Surowcami do produkcji włókna wiskozowego są pulpa drzewna (wióry świerkowe, trociny) oraz chemikalia. Włókno wiskozowe jest bardzo podobne do włókna naturalnego jedwabiu. Długość i grubość (cienkość) włókien może być dowolna, kolor zależy od barwników dodanych do roztworu.

Włókna wiskozowe są miękkie, gładkie, proste, o mocnym połysku, mniej trwałe niż włókna naturalnego jedwabiu, mają niską elastyczność, dzięki czemu tkaniny z tych włókien są bardzo pomarszczone. Włókno wiskozowe dobrze wchłania wilgoć i szybko schnie. Włókno wiskozowe pali się jak bawełna żółtym, szybko działającym płomieniem. Po spaleniu pozostaje szary popiół i zapach spalonego papieru.

Włókno octanowe.

Włókno octanowe uzyskuje się poprzez łączenie odpadów z bawełny z chemikaliami. Włókna octanowe mają również dowolną długość. Są proste, cienkie, miękkie, trwałe, odporne na ścieranie, sprężyste, dzięki czemu tkaniny z nich prawie się nie marszczą, mają ostry połysk lub w ogóle nie mają połysku. Włókna octanowe nie wchłaniają dobrze wilgoci. Kolor włókien zależy od barwników dodanych do roztworu.

Włókno octanowe pali się powoli, z żółtym płomieniem, na końcu tworzy się stopiona kula i wyczuwalny jest szczególny kwaśny zapach.

Właściwości tkanin ze sztucznego jedwabiu zależą od właściwości włókna. Tkaniny te są gładkie, z ostrym połyskiem lub matowe, cięższe, grubsze, sztywniejsze niż tkaniny z naturalnego jedwabiu, mają niską kurczliwość i odporność na ciepło. Tkaniny te są trwałe, ale gdy są mokre, ich wytrzymałość maleje, dobrze się układają, nie przepuszczają dobrze powietrza i chłoną wilgoć. Dobrze myje się w wodzie z mydłem. Dają lekki skurcz, mają duże przecięcie podczas szycia produktów, a podczas noszenia nici rozsuwają się w szwach. Konieczne jest bardzo dokładne prasowanie tkanin wykonanych ze sztucznego jedwabiu, zwłaszcza z jedwabiu acetatowego - tkanina żółknie od silnego nagrzania.

Włókna poliestrowe (lavsan, krimplen itp.)

Włókna te mają gładką, matową powierzchnię. Są trwałe, odporne na zużycie i rozdarcia. W płomieniu najpierw topią się, a następnie powoli spalają żółtawym płomieniem, uwalniając czarną sadzę. Po schłodzeniu tworzy się czarna, czarna kula.

Istotną wadą włókien poliestrowych są niskie właściwości higieniczne.

Włókna poliamidowe (kapron, nylon, dederon).

Włókna te mają gładką błyszczącą powierzchnię, są dobrze zwilżane wodą, ale szybko schną. Włókna poliamidowe są wrażliwe na ciepło, już w temperaturze 65 stopni traci na wytrzymałości, dlatego produkt z tych włókien należy prasować ostrożnie.

Włókna poliamidowe są mocne i odporne na zużycie.

Właściwości higieniczne są niskie.

Włókno pali się słabym niebieskawo-żółtym płomieniem z białą mgiełką. Po schłodzeniu na końcu tworzy się solidna ciemna kula.

Włókna poliakrylonitrylowe (nitronowe, akrylowe, perłowe itp.).

Włókna te są puszyste, matowe i wyglądają jak wełna, dlatego często nazywane są „sztuczną wełną”. Wytrzymałość i odporność na zużycie włókien poliakrylonitrylowych jest niższa niż włókien poliamidowych i poliestrowych.

Niskie są również właściwości higieniczne włókna.

Włókno spala się błyskawicznie, wydzielając duże ilości sadzy. Po schłodzeniu tworzy się napływ, który można zmiażdżyć palcami.

Włókno elastanowe.

Lycra, dorlastan należą do włókien elastanowych. Włókna te są najczęściej używane w mieszaninie z innymi włóknami. Włókna elastanowe są bardzo elastyczne, mogą zwiększać swoją długość przy 7-krotnym rozciąganiu, a następnie kurczyć się do stanu pierwotnego.

Tkaniny wykonane z włókien syntetycznych są gładkie, błyszczące, o wysokiej wytrzymałości. Po praniu często nie jest wymagane prasowanie.

Wady tkanin: niskie właściwości higieniczne, poślizg, strzępienie, przedłużanie nici.

Gdziekolwiek jesteśmy: w domu, w szkole czy na ulicy – ​​nasze ubrania pochłaniają zanieczyszczenia zarówno z otoczenia, jak i bezpośrednio z organizmu. Człowiek przez pory skóry uwalnia znaczną ilość potu i innych substancji, których ślady możemy zobaczyć np. na kołnierzyku i mankietach jego ubrania.

To, jak dbać o nasze sukienki, garnitury i żakiety, zależy przede wszystkim od materiału, z jakiego są uszyte. A raczej z surowego składu tkaniny.

Produkty wiskozowe można prać ręcznie lub w pralce w delikatnym cyklu i niskiej temperaturze (30-40 stopni). Do prania używaj detergentów do tkanin delikatnych. Rzeczy z wiskozy nie należy wykręcać, skręcać i suszyć w wirówce. Po umyciu produkt, bez wyciskania, odwiesza się lub układa na czystym prześcieradle lub ręczniku, zwija tubą wraz z leżącą pod nim tkaniną i delikatnie wykręca. Pocieraj wiskozę ciepłym żelazkiem (pozycja termostatu to „jedwab”) na mokro lub przez wilgotne żelazko. W takim przypadku produkt nie może być przesuszony. Odzież z wiskozy można czyścić chemicznie.

Produkty octanowe prane są ręcznie lub w pralce w temperaturze 30 stopni i trybie delikatnym. Powiesić do wyschnięcia. Octan schnie szybko i nie wymaga prasowania. W razie potrzeby produkty są prasowane od niewłaściwej strony przez suche żelazko ze słabym nagrzewaniem żelazka. Suszarki nie są zalecane.

Triacetat można prać w pralce w temperaturze 70 stopni i prasować gorącym żelazkiem (pozycja termostatu - "jedwab - wełna").

Produkty wykonane z włókien poliestrowych prane są w pralce w temperaturze 40-60 stopni. Do prania wyrobów wykonanych z tkanin białych stosuje się detergenty uniwersalne, do tkanin kolorowych - do tkanin cienkich lub kolorowych.

Poliester można wirować w pralce na delikatnym cyklu i suszyć na powietrzu. Nie używaj programu suszenia, ponieważ przesuszony poliester jest słabo wyprasowany. Produkty z tej tkaniny prasuje się umiarkowanie nagrzanym żelazkiem (pozycja termostatu to „jedwab”) oraz przez wilgotne żelazko. Rzeczy wykonane z poliestru dobrze znoszą pranie chemiczne.

Produkty poliamidowe prane i suszone są tak samo jak produkty poliestrowe, należy jednak pamiętać, że temperatura wody podczas prania nie powinna przekraczać 40 stopni. Produkty żelazne wykonane z włókien poliamidowych w minimalnej temperaturze bez wilgoci.

Produkty akrylowe prane są w temperaturze wody nieprzekraczającej 30 stopni. Suszenie automatyczne jest niedozwolone.

Produkty wykonane z tkanin zawierających elastan są prane

Raport studenta "To ciekawe!" (Załącznik nr 1)

2. Szkicowanie schematu „Włókna chemiczne” (Załącznik nr 2).

3. Praca z podręcznikiem

Uczniowie zapisują w zeszycie ćwiczeń główne etapy procesu produkcyjnego włókien chemicznych (pkt 12, s. 47-48.) (Załącznik 3)

Wniosek nr 1

Zgłoś "To ciekawe!"

Ważnym etapem rewolucji naukowej i technologicznej XX wieku było odkrycie przez amerykańską firmę DuPont nowej klasy włókien syntetycznych na bazie aromatycznych poliamidów, w skrócie aramidów. Seryjną produkcję nowego włókna Kevlar o wysokiej wytrzymałości firma rozpoczęła w 1972 roku. Później włókna aramidowe dwóch odmian zaczęto produkować w innych krajach.

Złożoność procesu otrzymywania włókien aramidowych, a co za tym idzie wysoki koszt, dotychczas ograniczały wzrost ich produkcji, ale oczywiście są to włókna z wielką przyszłością. Aby to zobaczyć, wystarczy spojrzeć na ich wyjątkowe właściwości. Włókna aramidowe jednej grupy (nomex, conex, fenylon) znajdują zastosowanie tam, gdzie wymagana jest odporność na płomień i działanie termiczne, druga grupa (kevlar, terlon) charakteryzuje się dużą wytrzymałością mechaniczną połączoną z niską wagą. Włókna typu Nomex tlą się w otwartym płomieniu o temperaturze ponad 400 stopni Celsjusza i szybko gasną z płomienia. Ich niska przewodność cieplna zapewnia niezawodną ochronę przed skutkami silnych strumieni ciepła. Odzież ochronna wykonana z włókien aramidowych spełnia swoje funkcje nawet w środowisku wzbogaconym w tlen.

Wytrzymałość innej grupy włókien aramidowych (Kevlar) jest 5 razy wyższa od wytrzymałości stali, ponadto nie wykazują one korozji.Aramidy praktycznie nie są podatne na długotrwałe efekty temperaturowe od -40 stopni do +130 stopni Celsjusza, zachowują wytrzymałość podczas krótkotrwałej ekspozycji w temperaturach od -196 do +500 stopni Celsjusza. Materiały kompozytowe na bazie aramidu są o 22% lżejsze i 46% mocniejsze niż materiały na bazie włókna szklanego. Aramidy są również wykorzystywane do produkcji tkanin, które chronią przed naprężeniami mechanicznymi. Właściwości ochronne tkaniny kuloodpornej wykonanej z Kevlaru są 2 razy wyższe niż tkanin o podobnym przeznaczeniu wykonanych z nylonu, a kamizelki wykonane z takiej tkaniny ważą prawie 2 razy mniej niż kamizelki kuloodporne nylonowe.

Wśród nowych włókien, które już się pojawiły, można również zauważyć tzw. włókna – kameleony, czyli włókna, których niektóre właściwości zmieniają się wraz ze zmianami w środowisku. Na przykład opracowano puste włókna, do których wlewa się ciecz zawierającą kolorowe magnesy. Za pomocą wskaźnika magnetycznego możesz zmienić wzór tkaniny wykonanej z takich włókien.

Włókna termoutwardzalne zmieniają swoją objętość wraz ze zmianą temperatury, co powoduje zmianę wymiany ciepła tkaniny. Powstały nowe sztuczne włókna bawełnopodobne, które pod względem właściwości użytkowych praktycznie nie różnią się od włókien bawełnianych.

Nieorganiczne włókna chemiczne obejmują włókna krzemianowe i metalowe, a pierwsza grupa obejmuje włókna szklane, kwarcowe, bazaltowe, ceramiczne i niektóre inne rodzaje włókien.

Sekret wytwarzania włókien szklanych został odkryty przez starożytnych Egipcjan około 2000 roku p.n.e., później zaginiony i ponownie odkryty przez Wenecjan w XVI wieku. Technologia wytwarzania włókien szklanych została po raz pierwszy opisana przez Réaumura w 1734 roku.

Około 1850 roku Francuzowi de Brunfau udało się stworzyć dyszę przędzalniczą odpowiednią do produkcji nici szklanych o średnicy 6-10 mikrometrów.

Włókno szklane nie pali się, jest odporne na korozję i wpływy biologiczne, posiada wysoką wytrzymałość na rozciąganie, doskonałe właściwości izolacyjne optyczne, elektryczne, cieplne i dźwiękowe. Na przykład produkty wykonane z włókna szklanego są 3,5 razy bardziej izolujące termicznie niż azbest. Warstwa maty z włókna szklanego o grubości 5 centymetrów odpowiada odpornością cieplną ceglanego muru o grubości 1 metra.

Włókna silikonowe mają bardzo ciekawe właściwości, z których produkty można stosować w temperaturze 1000 stopni C.

Wysoka wytrzymałość mechaniczna i dobra odporność na chemikalia to włókna ceramiczne, których główną formą jest mieszanina tlenku krzemu i tlenku glinu. Włókna ceramiczne mogą być stosowane w temperaturach około 1250 st. C. Charakteryzują się również wyjątkowo wysoką odpornością chemiczną. Odporność na promieniowanie pozwala na ich zastosowanie w astronautyce.

Poprzez obróbkę cieplną (900 - 3000 stopni Celsjusza) włókien organicznych, takich jak poliakrylonitryl, uzyskuje się włókna węglowe o bardzo wysokiej wytrzymałości. Górna granica temperatury dla tych włókien jest wyższa niż dla włókien ceramicznych. Włókna węglowe pozyskiwane są w sposób ciągły, jednak ze względu na ich wysoki koszt ich zastosowanie ograniczało się do tej pory tylko do kilku specjalnych obszarów.

Aplikacja №2

Klasyfikacja włókien chemicznych

Aplikacja №3

Proces produkcji włókien chemicznych

1. Uzyskanie roztworu przędzalniczego. Wszystkie włókna chemiczne, z wyjątkiem mineralnych, produkowane są z lepkich roztworów lub stopów, które nazywane są przędzeniem. Na przykład włókna sztuczne otrzymuje się z masy celulozowej rozpuszczonej w alkaliach, a włókna syntetyczne otrzymuje się przez dodanie reakcji chemicznych różnych substancji.

2. Formowanie włókien. Lepki roztwór przędzalniczy przepuszczany jest przez dysze przędzalnicze - nasadki z drobnymi otworami. Ilość otworów w matrycy waha się od 24 do 36 tys. Wypływające z dysz dysze roztworu twardnieją, tworząc solidne cienkie nitki. Następnie nici z jednej dyszy przędzalniczej są łączone w jedną wspólną nić na przędzarkach, wyciągane i nawijane na szpulkę.

3. Wykończenie włókien. Powstałe nici są myte, suszone, skręcane, poddawane obróbce cieplnej (w celu utrwalenia skrętu). Niektóre włókna są bielone, barwione i poddawane działaniu roztworu mydła w celu uzyskania miękkości.

Włókna to ciała, których długość jest wielokrotnie większa niż ich bardzo małe wymiary przekroju poprzecznego, zwykle mierzone w mikronach. Materiały włókniste tj. szeroko stosowane są substancje składające się z włókien. Są to różne wyroby tekstylne, futrzane, skórzane, papierowe itp. Niemal do początku XX wieku do produkcji włókien i opartych na nich tkanin używano wyłącznie naturalnych materiałów włóknistych: bawełny, lnu, naturalnego jedwabiu itp.

Po raz pierwszy produkcja włókna sztucznego została przeprowadzona poprzez przetłaczanie eteru azotanu celulozy w mieszaninie alkoholowo-acetonowej przez wąskie otwory. w n.v. znanych jest już ponad 500 różnych rodzajów włókien chemicznych, z których ponad 40 zostało opanowanych i jest produkowanych przez przemysł.W zależności od pochodzenia wszystkie włókna można podzielić na naturalne i chemiczne. Chemiczne z kolei dzielą się na sztuczne, wykonane z wkładek wewnątrzmacicznych, które w przyrodzie występują w postaci gotowej (celuloza, kazeina) oraz włókna syntetyczne otrzymane z wysokopolimerowych, wstępnie zsyntetyzowanych z monomerów.

Jeżeli właściwości włókien naturalnych różnią się w wąskich granicach, to włókna chemiczne mogą mieć zestaw z góry określonych właściwości w zależności od ich przyszłego przeznaczenia. Towary konsumpcyjne produkowane są z włókien chemicznych: tkaniny, dzianiny, ubrania, buty itp. Istnieje wiele podobieństw w produkcji różnych rodzajów włókien sztucznych, zarówno z naturalnych polimerów, jak iz żywic, chociaż każda metoda ma swoje własne cechy.

Schematy ideowe produkcji włókien chemicznych niezależnie od surowca podzielone są na cztery etapy.

1. Uzyskanie materiału wyjściowego (półproduktu). W przypadku, gdy surowce są naturalnymi wkładkami, należy je najpierw oczyścić z zanieczyszczeń. W przypadku włókien syntetycznych jest to synteza polimerów - produkcja żywicy. Przy całej różnorodności wyjściowych materiałów polimerowych nakłada się na nie następujące ogólne wymagania, które zapewniają możliwość formowania włókna i jego wystarczającą wytrzymałość:

– liniowa budowa molekuł, która pozwala na rozpuszczenie lub stopienie materiału wyjściowego do przędzenia włókna i ukierunkowania molekuł we włóknie;

- ograniczona masa cząsteczkowa, ponieważ przy małej cząsteczce nie osiąga się wytrzymałości włókna, a jeśli jest zbyt duża, pojawiają się trudności w tworzeniu włókna ze względu na niską ruchliwość cząsteczek;

- polimer musi być czysty, ponieważ zanieczyszczenia zmniejszają wytrzymałość włókna.

2. Przygotowanie masy przędzalniczej. Nie wszystkie materiały naturalne i syntetyczne mogą służyć jako podstawa do produkcji włókien. Warunkiem realizacji procesu przędzenia jest uzyskanie lepkich stężonych roztworów – wysokich polimerów w dostępnych rozpuszczalnikach lub doprowadzenie żywicy do stanu stopionego. Dopiero w roztworze lub w stanie stopionym można stworzyć warunki umożliwiające zmniejszenie energii oddziaływania makrocząsteczek i po przezwyciężeniu wiązań międzycząsteczkowych zorientowanie cząsteczek wzdłuż osi przyszłego włókna.

3. Przędzenie włókien jest najbardziej krytyczną operacją i polega na tym, że masa przędzalnicza jest podawana do dyszy przędzalniczej (włókien formujących), która w zależności od metody przędzenia ma dużą liczbę maleńkich otworów na dnie. Wiązki drobnych włókien uformowane ze strumieni są w sposób ciągły wyciągane przez szereg urządzeń prowadzących do urządzenia odbiorczego, a następnie wyciągane przez urządzenia nawijające: szpulę, wałek, wirówkę. Podczas przędzenia liniowe makrocząsteczki są zorientowane wzdłuż osi włókna. Zmieniając warunki przędzenia i ciągnienia, można uzyskać różne właściwości włókien.

4. Wykańczanie polega na nadaniu włóknu różnych właściwości niezbędnych do dalszej obróbki. W tym celu włókna są czyszczone poprzez dokładne mycie z wszelkich zanieczyszczeń. Ponadto włókno jest bielone, w niektórych przypadkach barwione i traktowane roztworem mydlanym lub zawierającym tłuszcz, aby było bardziej śliskie, co poprawia jego zdolność do przetwarzania w fabrykach włókienniczych.

Najszerzej stosowaną metodą jest wiskozowa metoda produkcji włókna sztucznego z celulozy. Produkcja włókien wiskozowych w postaci jedwabiu, kordu i staplu stanowi około 76% wszystkich włókien chemicznych.

W celu przygotowania roztworu przędzalniczego celulozę o wilgotności 5-6% w postaci arkuszy o wymiarach 600*800 mm traktuje się 18-20% roztworem wodorotlenku sodu (proces merceryzacji). Jednocześnie celuloza, wchłaniając roztwór sody kaustycznej, silnie pęcznieje. Większość hemicelulozy jest z niej wypłukiwana, wiązania międzycząsteczkowe ulegają częściowemu zniszczeniu, w wyniku czego powstaje nowy związek chemiczny – zasadowa celuloza.

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

Reakcja pomiędzy celulozą a stężonym roztworem wodorotlenku sodu jest odwracalna. W zależności od użytego sprzętu i postaci celulozy proces prowadzi się w temperaturze 20-50 0 C przez 10-60 minut. Następnie celuloza alkaliczna jest wyciskana z nadmiaru wodorotlenku sodu, który jest kierowany do regeneracji, gdzie jest filtrowany, wzmacniany, osadzony, a następnie zawracany do merceryzacji. Następnie alkaliczną celulozę rozdrabnia się i przechowuje w określonych warunkach (20-22 0 C). W procesie tym, zwanym dojrzewaniem wstępnym, w wyniku utleniania w środowisku alkalicznym tlenem atmosferycznym zmniejsza się stopień polimeryzacji celulozy, co pozwala w szerokim zakresie regulować lepkość otrzymanego następnie roztworu przędzalniczego. Następnie zniszczoną alkaliczną celulozę traktuje się dwusiarczkiem węgla (ksantogenizacja celulozy). W wyniku reakcji otrzymuje się pomarańczowo-żółty ksantogenian celulozy, który w przeciwieństwie do oryginalnej celulozy dobrze rozpuszcza się w 4-7% roztworze wodorotlenku sodu. Powstały lepki roztwór nazywa się wiskozą. Skład i właściwości powstałego ksantogenianu celulozy w dużej mierze zależą od czasu trwania i temperatury procesu, a także ilości wprowadzonego dwusiarczku węgla. Wszystkie powyższe operacje przeprowadzane są sekwencyjnie w 4-5 oddzielnych urządzeniach lub są przeprowadzane aż do ostatecznego rozpuszczenia w jednym urządzeniu.

Dostępność i niski koszt surowców przyczyniają się do powszechnej produkcji włókna wiskozowego. Włókno wiskozowe jest odporne na rozpuszczalniki organiczne, wytrzymuje długotrwałe działanie temperatury. Wśród wad należy zwrócić uwagę na słabą odporność włókna na zasady i znaczną utratę wytrzymałości w stanie mokrym.

Z wiskozy, oprócz jedwabiu i zszywek, uzyskuje się celofan, sznurek, futro astrachańskie, sztuczne włosy i kapsle.

Gdy celuloza reaguje z bezwodnikiem octowym w obecności kwasu octowego i jako katalizator stosuje się kwas siarkowy lub nadchlorowy, powstaje ester octanu celulozy, z którego powstaje włókno octanowe. Włókno poliamidowe – nylon pozyskiwany jest z żywicy nylonowej, której surowcem jest kaprolaktam. Ten ostatni jest produkowany jako biały proszek z fenolu, benzenu lub cykloheksanu.

- rozwinięty przemysł. Jej produkty są bardzo poszukiwane, ponieważ są aktywnie wykorzystywane w różnych dziedzinach. W zależności od materiału użytego do produkcji nabierają różnych właściwości i cech.

Klasyfikacja i właściwości włókien chemicznych

Produkty w tej branży dzielą się na trzy główne grupy:

1. Sztuczne - organiczne wysokocząsteczkowe związki otrzymywane poprzez oddziaływanie na naturalne substancje i ekstrahowanie z nich polimerów pełnią rolę surowców.


2. Syntetyczny - stosowany do wytwarzania związków o niskiej masie cząsteczkowej, z których na drodze syntezy ekstrahuje się polimery organiczne.


3. Mineralny - grupa, która znacznie różni się od poprzednich, ponieważ jest wykonana ze związków nieorganicznych i ma szczególne cechy i właściwości.

Produkcja włókien chemicznych ma szereg zalet w stosunku do naturalnych. Nie jest zależny od pory roku, pogody i jest mniej pracochłonny. Ponadto takie nici są produkowane o określonych właściwościach fizycznych i mechanicznych.

Włókna chemiczne mają doskonałą odporność na rozdzieranie, bakterie i pleśń, stabilność wymiarową, odporność na zagniecenia, odporność na niekorzystne czynniki (światło, wilgoć itp.), wysoką temperaturę i powtarzające się obciążenia. Ich właściwości fizyko-mechaniczne i chemiczne można zmienić poprzez modyfikację zastosowanego polimeru lub gotowego produktu. Umożliwia to produkcję włókien o różnych właściwościach z tego samego surowca. Ponadto można mieszać włókna chemiczne o różnej strukturze, tworząc nowe modele i poszerzając gamę produktów.

Specyfika produkcji

Proces produkcji włókien chemicznych dość skomplikowany i składa się z kilku etapów: pozyskania materiału źródłowego, przekształcenia go w specjalny roztwór przędzalniczy, uformowania włókien przez dysze przędzalnicze i ich wykańczania. Formowanie nici to krok, który ma kluczowe znaczenie dla określenia właściwości produktu. Można to zrobić na kilka sposobów:

• przy użyciu mokrego lub suchego roztworu;


• stosując roztwór sucho-mokry;


• ostra folia metalowa;


• z wytopu;


• rysunek;


• spłaszczenie;


• z dyspersji;


• formowanie żelu.

W produkcji włókien chemicznych stosuje się filtry, które oczyszczają wytop lub roztwór przędzalniczy z zanieczyszczeń mechanicznych. Wykonane są z palladu, platyny, złota lub ich stopów.

Oświetlenie włókien chemicznych i urządzenia do ich produkcji na wystawie „Chemia”

Dla specjalistów i firm zainteresowanych poznaniem specyfiki produkcja włókien chemicznych, poszerzając gamę producentów surowców i prezentując produkty swoich przedsiębiorstw, najlepszym miejscem będzie wystawa Chemia. To wydarzenie organizowane przez branżę w celu wyeksponowania jej osiągnięć w różnych dziedzinach, nawiązania kontaktów między firmami, specjalistami, regionami i krajami. Obejmuje wszystkie branże i zapewnia przedsiębiorstwom możliwość zorganizowania swojej działalności wystawienniczej i umieszczenia stoiska na terenie stołecznego kompleksu Expocentre.

Centrum to jest szeroko znane poza Rosją, a wiele firm bierze udział w międzynarodowych imprezach organizowanych w jego pawilonach. Gwarantuje to nawiązanie kontaktów z partnerami zagranicznymi i pozyskanie nowych sponsorów do branży. Inwestycje mają ogromne znaczenie dla przemysłu chemicznego, który wymaga poważnych zastrzyków, także zagranicznych. Sfera produkcji włókien chemicznych, podobnie jak wiele innych branż, jest zainteresowana pozyskiwaniem inwestycji, które przyczyniłyby się do jej rozwoju i modernizacji. Dla wystawców to z kolei doskonała okazja do zaprezentowania swoich przedsiębiorstw w jak najkorzystniejszym świetle i zwiększenia ich atrakcyjności.

Wystawa „Chemia” jest zainteresowana stworzeniem jak najbardziej komfortowych warunków dla uczestników, a także przyciągnięciem jak największej liczby zwiedzających. Dlatego jej organizatorzy wybrali na miejsce wydarzenia kompleks Expocentre.