Технология производства химических волокон

     Содержание

Природные и химические волокна………………………………………...…….3

Области применения химических волокон…………….………………………..5

Классификация химических волокон………………………………………..…..7

Управление  качеством химических волокон…………………….…………...…9

Технологический процесс получения химических волокон……………...…..10

Гибкость производства……………………………………………...…………..14

Список используемой литературы…………………………………………...…15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Природные и химические волокна

     Все виды волокон в зависимости от происхождения подразделяются на две  группы – природные и химические. Среди природных различают органические (хлопок, лен, пенька, шерсть, натуральный  шелк) и неорганические (асбестовое) волокна.

     Развитие  промышленности химических волокон  находится в прямой зависимости  от наличия и доступности основных видов сырья. Древесина, нефть, уголь, природный газ и газы нефтепереработки, являющиеся исходным сырьем для получения  химических волокон, имеются в нашей  стране в достаточных количествах.

     Химические  волокна уже давно перестали  быть только заменителями шелка и  других естественных волокон (хлопка, шерсти). В данное время они образуют совершенно новый класс волокон, имеющий самостоятельное значение. Из химических волокон могут быть изготовлены красивые, прочные и общедоступные товары народного потребления, а также высококачественные технические изделия, не уступающие по качеству изделиям из натуральных волокон, а во многих случаях превосходящие их по ряду важнейших показателей.

     В текстильной и трикотажной промышленности химические волокна применяются  как в чистом виде, так и в  смеси с другими волокнами. Из них вырабатывают одежные, плательные, подкладочные, бельевые, декоративные и обивочные ткани; искусственные  меха, ковры, чулки, белье, платья, верхнюю  одежду, трикотажные и другие изделия.

     Стремительное развитие производства химических волокон  стимулируется рядом объективных  причин:

     а) производство химических волокон требует  меньших капиталовложений для выработки  единицы продукции, чем производство любого вида природного волокна;

     б) трудозатраты, требуемые для выработки  химических волокон, значительно ниже, чем в производстве любого вида природных  волокон;

     в) химические волокна обладают разнообразными свойствами, что обеспечивает высокое  качество изделий. Кроме того, применение химических волокон позволяет расширять  ассортимент текстильных изделий. Не менее важным является и тот  факт, сто свойства природных волокон  можно изменять только в очень  узких пределах, в то время как  свойства химических волокон, варьируя условия формования или последующих  обработок, можно направленно изменять в очень широком диапазоне. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Области применения химических волокон

     В зависимости от назначения химические волокна вырабатываются в виде мононитей, комплексных нитей, штапельного  волокна и жгута.

     Мононити  – одиночные нити большой длины, не делящиеся в продольном направлении  и пригодные для непосредственного  изготовления текстильных и технических  изделий. Мононити чаще всего используются в виде лески, а также для изготовления рыболовных сетей и мукомольных  сит. Иногда мононити применяются также  в различных измерительных приборах.

     Комплексные нити – состоят из двух или более  элементарных нитей, соединенных между  собой скручиванием, склеиванием, и  пригодные для непосредственного  изготовления изделий. Комплексные нити, в свою очередь, подразделяются на две группы: текстильные и технические. К текстильным нитям относятся тонкие нити, предназначенные преимущественно для изготовления изделий широкого потребления. К техническим нитям относятся нити с большой линейной плотностью, используемые для изготовления технических и кордных изделий (авто- и авиашины, транспортерные ленты, приводные ремни).

     В последнее время комплексные  нити высокой прочности при разрыве  и с минимальной деформацией  при нагружении (высокомодульные) начали широко применяться для армирования  пластиков, а высокопрочные нити со специальными свойствами – для  изготовления дорожных покрытий.

     Штапельное  волокно, состоящее из элементарных нитей различной длины резки, до недавнего времени использовалось только для изготовления пряжи на хлопко-, шерсте- и льнопрядильных машинах. В настоящее время волокна  с круглым поперечным срезом находят  широкое применение для изготовления настенных и напольных ковров и верхнего слоя междуэтажный перекрытий. Волокна длиной 2 – 3 мм (фибриды) находят  применение для изготовления синтетической  бумаги.

     Жгут, состоящий из большого числа продольно  сложенных элементарных нитей, используется для изготовления пряжи на текстильных  машинах.

     Для изделий определенного ассортимента (верхний трикотаж, чулочно-насочные изделия и т.п.) вырабатываются текстурированные нити, которым путем дополнительной обработки придаются повышенная объемность, извитость или растяжимость.

     Все вырабатываемые в настоящее время  химические волокна по объему производства могут быть разделены на две группы – многотоннажные и малотоннажные. Многотоннажные волокна и нити предназначены  для массовой выработки изделий  народного потребления и технический  изделий. Такие волокна вырабатываются в большом объеме на основе небольшого числа исходных полимеров (ГЦ, ЛЦ, ПА, ПЭТ, ПАН, ПО).

     Малотоннажные волокна или, как их еще называют, волокна специального назначения, из-за специфических свойств вырабатываются в небольшом количестве. Они применяются  в технике, медицине и ряде отраслей народного хозяйства. К ним относятся  термо- и жаростойкие, бактерицидные, огнестойкие, хемосорбционные и  другие волокна. В зависимости от природы исходного волокнообразующего полимера химические волокна подразделяются на искусственные и синтетические.

     В зависимости от природы исходного  волокнообразующего полимера химические волокна подразделяются на искусственные  и синтетические. 
 
 
 
 
 
 

Классификация химических волокон

     Искусственные волокна вырабатываются на основе природных  полимеров и подразделяются на гидратцеллюлозные, ацетатные и белковые. Самыми многотоннажными  являются гидратцеллюлозные волокна, получаемые вискозным или медноаммиачным методом.

     Ацетатные волокна получают на основе уксуснокислых  эфиров (ацетатов) целлюлозы с различным  содержанием ацетатных групп (ВАЦ  и ТАЦ волокна).

     Волокна на основе белков растительного и  животного происхождения вырабатываются в весьма ограниченном количестве вследствие их низкого качества и использования  для их производства пищевого сырья.

     Синтетические волокна вырабатываются из полимеров, синтезируемых в промышленности из простых веществ (капролактама, акрилонитрила, пропилена и др.). В зависимости  от химического строения макромолекул исходного волокнообразующего полимера они подразделяются на две группы: карбоцепные и гетероцепные.

     К карбоцепным относятся волокна, полученные на основе полимера, основная макромолекулярная цепь которого построена только из атомов углерода, соединенных друг с другом. Наибольшее применение из этой группы волокон получили полиакрилонитрильные и полиолефиновые волокна. В меньшей степени, но все же в сравнительно больших количествах вырабатываются волокна на основе поливинилхлорида и поливинилового спирта. В ограниченном количестве вырабатываются фторосодержащие волокна.

     К гетероцепным волокнам относятся волокна, полученные из полимеров, основные макромолекулярные  цепи которых кроме азота углерода содержат атомы кислорода, азота  или других элементов. Волокна этой группы – полиэтилентерефталатные  и полиамидные – являются самыми многотоннажными из всех химических волокон. Полиуретановые волокна выпускаются  в сравнительно небольшом объеме.

     Особо следует отметить группу высокопрочных  высокомодульных волокон технического назначения – углеродные, поучаемые  из графитизированных или обугленных полимеров, стеклянные, металлические  или волокна, получаемые из нитридов или карбидов металлов. Эти волокна  применяются главным образом  для изготовления армированных пластиков  и других конструкционных материалов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Управление  качеством химических волокон

     Химические  волокна часто обладают высокой  разрывной прочностью [до 1200 Мн/м2 (120кгс/мм2)], значит 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 в процессах формования, вытягивания, отделки и тепловой обработки, а также путём модификации как исходного сырья (полимера), так и самого волокна. Это позволяет создавать даже из одного исходного волокнообразующего полимера химические волокна, обладающие разнообразными текстильными и другими свойствами. Химические волокна можно использовать в смесях с природными волокнами при изготовлении новых ассортиментов текстильных изделий, значительно улучшая качество и внешний вид последних. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Технологический процесс получения химических волокон

     Технологический процесс производства химических волокон, как правило включает три стадии. Исключение составляет только производство полиамидных, полиэтилентерефталатных  и некоторых других волокон, где  технологический процесс начинается с синтеза волокнообразующего полимера.

     Первой  стадией процесса является получение  прядильного раствора или расплава. На этой стадии исходный полимер переводится  в вязкотекучее состояние  растворением или плавлением. В отдельных случаях (получение ПВС волокон) перевод  полимера в вязкотекучее состояние  происходит также в результате пластификации. Полученный прядильный раствор или  расплав подвергается смешению и  очистке (фильтрация, обезвоздушивание). На этой стадии для придания волокнам определенных свойств в прядильный раствор или расплав иногда вводят различные добавки (термостабилизаторы, красители, матирующие вещества и т. п.).

     Вторая  стадия – формование волокна –  заключается в том, что полученный и подготовленный соответствующим  образом прядильный раствор или  расплав продавливается через отверстия  фильеры в виде тонких струек, из которых образуются бесконечные  элементарные нити при застывании расплава или охлаждения полимера из раствора, в результате испарения растворителя или действия коагулянтов.

     В зависимости от числа отверстий  в фильере (от одного до 100000 более) формуются  мононити, комплексные нити бытового или технического назначения или  пучок элементарных нитей (жгут), который  затем режется на короткие отрезки (волокно) или перерабатывается в  нерезаном виде.

     Иногда  элементарные нити из фильеры поступают  на транспортер и выпускаются  в виде волокнистого слоя (ватина).

     Формование  волокон является важнейшим этапом производства химических волокон, так  как в процессе застывания расплава или высаживания полимера из раствора образуется надмолекулярная структура  волокон с элементами определенных размеров и степени совершенства (фабриллы, сферолиты, кристаллиты) и с различной степенью их ориентации.

     При формовании волокон из прядильного  раствора формуются пористые волокна. Размер и расположение капилляров и  пор зависят от условий осаждения  полимера из раствора и сильно влияют на сорбционные свойства волокон (крашение, водопоглощение).