7 класс
Тема: «Свойства химических волокон и тканей из них».
Цели и задачи:
Образовательная
Дать представление о видах химических волокон, познакомить со способами их получения, свойствами и технологией обработки и применении в окружающей жизни.
Развивающая
Научить разбираться в свойствах тканей и применять эти знания в жизни.
Развивать способности к анализу и сопоставлению, наблюдательности и вниманию.
Воспитательная
Воспитание активности, аккуратности, умения работать в группе.
Оборудование :
Коллекция тканей, раздаточный материал, карточки, инструкции по технике безопасности, схема “Классификация текстильных волокон”, компьютеры, мультимедийная установка, компьютерная презентация
Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний
Методы: проблемно-поисковый, информационно-развивающий, репродуктивный, творчески-репродуктивный.
Работа в бригадах (3 бригады - по количеству рядов в кабинете).
Ход урока.
I. Организационный момент.
Проверка готовности к уроку.
Подготовка учащихся к восприятию урока.
2 . Актуализация знаний по предыдущему учебному материалу. (Работа в бригадах). За каждый правильный ответ бригада получаете бонус /в конце урока - оценки/.
Вопросы:
Блиц-опрос:
(Слайд 2,3)
1.Закончите предложения:
1. Хлопок и лен относятся к волокнам (растительного происхождения)
2. К волокнам животного происхождения относятся (шерсть и шелк)
2. Составьте последовательную цепочку изготовления ткани:
Растение - волокно - пряжа - ткань
3. Вставьте пропущенные слова.
Самое тонкое волокно (шелк)
Самое гладкое волокно (лен)
Самое короткое волокно (хлопок)
Самое пушистое волокно (шерсть)
4. Значительной гигроскопичностью обладают (все ткани из натуральных волокон)
5. Большой пылеемкостью обладают (шерстяные ткани)
6. Лучше других драпируются (шелковые ткани)
3. Изучение нового материала.
Мотивация учебной деятельности учеников
Вступительное слово учителя:
- Вы никогда не задумывались вопросом: Почему люди стали искать сырьё, из которого можно было бы дешёвым способом получать ткань тёплую, как шерсть, лёгкую и красивую как шёлк, практичную, как хлопок?
Я сегодня Вам расскажу и в конце урока Вы ответите на проблемный вопрос:
1. Словесно-иллюстративный рассказ (Слайд 4).
Учитель. Издавна, для производства тканей люди использовали те волокна, которые давала им природа. Вначале, это были волокна диких растений, затем волокна конопли, льна, а также шерсть животных. С развитием земледелия люди начали выращивать хлопчатник, дающий очень прочное волокно.
Но природное сырьё имеет свои недостатки, натуральные волокна слишком короткие, требуют сложной технологической обработки. И, люди стали искать сырьё, из которого можно было бы дешёвым способом получать ткань тёплую, как шерсть, лёгкую и красивую как шёлк, практичную, как хлопок.
Сегодня все текстильные волокна можно представить в виде следующей схемы(Слайд5).
Сейчас в лабораториях синтезируются всё новые и новые виды химических волокон, и ни одному специалисту не под силу перечислить их необъятное множество. Учёным удалось заменить даже шерстяное волокно - оно называется нитрон .
Производство химических волокон включает 5 этапов: (Слайд 6,7)
1. Получение и предварительная обработка сырья.
2. Приготовление прядильного раствора или расплава.
3. Формование нитей.
4. Отделка.
5. Текстильная переработка. Хлопковые и лубяные волокна содержат целлюлозу. Было разработано несколько способов получения раствора целлюлозы, продавливания его сквозь узкое отверстие (фильеру) и удаления растворителя, после чего получались нити, похожие на шёлковые. В качестве растворителей использовали уксусную кислоту, щелочной раствор гидрооксида меди, едкий натр и сероуглерод. Полученные нити называются соответственно:ацетатными,медноаммиачными,вискозными.
При формовании из раствора по мокрому способу струйки попадают в раствор осадительной ванны, где происходит выделение полимера в идее тончайших нитей.
Большую группу нитей, выходящих из фильер, вытягивают, скручивают вместе и наматывают в виде комплексной нити на патрон. Количество отверстий в фильере при производстве комплексных текстильных нитей может быть от 12 до 100.
При производстве штапельных волокон в фильере может быть до 15000 отверстий. Из каждой фильеры получают жгутик волокон. Жгуты соединяются в ленту, которая после отжима и сушки режется на пучки волокон любой заданной длины. Штапельные волокна перерабатываются в пряжу в чистом виде или в смеси с натуральными волокнами.
Синтетические волокна вырабатывают из полимерных материалов. Волокнообразующие полимеры синтезируют из продуктов переработки нефти: бензола, фенола. аммиака и т.д.
Выступление групп с заранее подготовленной информацией:
1 группа:
Изменяя состав исходного сырья и способы его переработки, синтетическим волокнам можно придавать уникальные свойства, которых нет у натуральных волокон. Синтетические волокна получают в основном из расплава, например, волокна из полиэфира, полиамида, продавливаемого через фильеры.
В зависимости от вида химического сырья и условий его формирования можно вырабатывать волокна с самыми различными, заранее намеченными свойствами. Например, чем сильнее тянуть струйку в момент выхода её из фильеры, тем прочнее получается волокно. Иногда химические волокна даже превосходят стальную проволоку такой же толщины.
2 группа:
Среди новых, уже появившихся волокон, можно отметить волокна - хамелеоны, свойства которых меняются в соответствии с изменениями окружающей среды. Разработаны полые волокна, в которые заливается жидкость, содержащая цветные магнетики. С помощью магнитной указки можно изменять рисунок ткани из таких волокон.
С 1972 года запущено производство арамидных волокон, которые разделяют по двум группам. Арамидные волокна одной группы (номэкс, конэкс, фенилон) используют там, где необходима стойкость к пламени, и термическим воздействиям. Вторая группа (кевлар, терлон) имеет высокую механическую прочность в сочетании с малой массой.
3 группа:
Высокую механическую прочность и хорошую устойчивость к химическим реагентам имеют керамические волокна, основной вид которых состоит из смеси оксида кремния и оксида алюминия. Керамические волокна можно использовать при температуре около 1250 o С. Они отличаются высокой химической стойкостью, а устойчивость к радиации позволяет применять их в космонавтике.
Ознакомление с различными свойствами текстильных волокон
(Слайд 8*)
Таблица «Классификация тканей по волокнистому составу» (Её можно распечатать по количеству учениц и раздать, для укрепления её в тетрадь, в целях экономии времени).
| Наименование ткани | ||
| Хлопчатобумажные ткани | Обладают хорошей прочностью, лёгкостью, мягкостью. Они легко впитывают влагу, пропускают воздух, легко стираются и не осыпаются при раскрое. Легко разглаживаются. | Они сильно сминаются |
| Льняные ткани | Обладают высокой прочностью. Они хорошо пропускают воздух, впитывают влагу и не осыпаются. Легко разглаживаются. | Они жёсткие, толстые, сильно сминаются. |
| Шерстяные ткани | Очень тёплые, хорошо драпируются, мало сминаются. | При замачивании изменяют свой размер, т.е. «садятся» |
| Шёлковые ткани | Прочные, они хорошо впитывают влагу, быстро высыхают, свободно пропускают воздух, мало сминаются. | Они растягиваются и при раскрое сильно осыпаются. |
| Искусственные ткани | Прочные, они хорошо драпируются. Обладают гигроскопичностью. | Сильно сминаются. В мокром состоянии теряют свою прочность. При раскрое - осыпаются. |
| Синтетические ткани | Обладают упругостью и прочностью. Не мнутся, не дают усадки, хорошо сохраняют форму. | Они плохо впитывают влагу и сильно осыпаются при раскрое. |
4.Лабораторно - практическая работа.
«Определение сырьевого состава материалов и изучение их свойств» (Работа в бригадах).(Слайд 9)
На уроке во время лабораторной работы вы на практике убедитесь, какие свойства у тканей из химических волокон и как правильно ухаживать за изделиями из таких тканей.
Инструменты и материалы: образцы тканей из искусственных и синтетических волокон, шерсти, хлопка; игла; сосуд с водой; тигели для поджигания нитей.
(Слайд10).
«Таблица свойств химических волокон»
| Волокно | Блеск | Извитость | Прочность | Сминаемость | Горение |
| вискозное | резкий | нет | большая | горит хорошо, пепел серый, запах жжёной бумаги. |
|
| ацетатное | матовый | нет | понижается во влажном состоянии | меньше, чем у вискозного | быстро горит жёлтым пламенем, остаётся оплавленный шарик |
| капрон | резкий | нет | высокая | очень малая | плавится с образованием твёрдого шарика |
| лавсан | слабый | есть | высокая | очень малая | горит медленно, образует твёрдый тёмный шарик |
| нитрон | слабый | есть | высокая | очень малая | горит вспышками, образуется тёмный наплыв |
Ход работы (Слайд 11).
Рассмотрите внешний вид образцов ткани. Определите, у каких из них поверхность блестящая, а у каких - матовая.
Определите на ощупь степень гладкости и мягкости каждого образца.
Определите сминаемость образцов: зажмите образец в кулаке на 30 секунд, а затем раскройте ладонь.
Выньте 2 нити из каждого образца и по одной из них намочите. Разорвите сухую, а затем мокрую нить. Определите, как меняется при этом прочность нити.
Выньте ещё по одной нити из каждого образца и подожгите её в тигле. Проанализируйте вид пламени, запах и оставшийся пепел после горения.
Результаты опытов занесите в таблицу.
На основании полученных данных и таблицы свойств химических волокон определите сырьевой состав каждого образца.
| Признак ткани | Образец №1 | Образец №2 | Образец №3 | Образец №4 |
| Блеск | ||||
| Гладкость | ||||
| Мягкость | ||||
| Сминаемость | ||||
| Осыпаемость | ||||
| Прочность в мокром состоянии | ||||
| Горение | ||||
| Сырьевой состав материала |
5. Закрепление изученного материала.
1.Контроль знаний учащихся. (Слайд12).
Для того, чтобы закрепить новые знания, девочки отвечают на теста
1. Большая осыпаемость нитей в тканях:
А) хлопчатобумажные
Б) шерстяные
В) синтетические
2. Теплозащитные свойства выше у:
А) льна
Б) шёлка
В) нитрона
3. Какие ткани обладают большой гигроскопичностью и воздухопроницаемостью?
А) натуральные
Б) искусственные
4. Какие ткани теряют прочность в мокром состоянии?
А) натуральные
Б) синтетические
Выставление оценок, их аргументация.
2.Соревнование между бригадами.
Бригадам выданы конверты с образцами тканей, необходимо
рассортировать их на две группы:
1.из натуральных волокон;
2.из химических волокон.
V. Подведение итогов.
Вывод: умение определять природу сырья ткани необходимо для последующей работы с тканью на всех этапах изготовления изделия.
Итак, наш урок подошел к концу, давайте вспомним, о чем мы с вами узнали на уроке? Кто ответит на проблемный вопрос? Какие ткани пользуются большим спросом и почему? Ответы бригад обсуждаются, анализируются.
Учитель подводит итог урока, подсчитываются бонусов, заработанные на уроке, выставляются оценки.
Учитель поздравляет бригаду, набравшую большее количество бонусов. 6 .Домашнее задание.
Составить коллекцию тканей.
Для творческой группы: составить кроссворд.
7 .Уборка рабочих мест .
– развитое направление промышленности. Его продукция пользуется большим спросом, так как активно применяется в различных сферах. В зависимости от материала, используемого при производстве, они приобретают различные свойства и характеристики.
Классификация и свойства химических волокон
Изделия данной отрасли подразделяются на три основные группы:
- Искусственные – в качестве исходного сырья выступают органические высокомолекулярные соединения, получаемые путем оказания воздействия на природные вещества и извлечения из них полимеров.
- Синтетические – используют для изготовления низкомолекулярные соединения, из которых путем синтеза извлекаются органические полимеры.
- Минеральные – группа, значительно отличающаяся от предыдущих, так как изготавливается из неорганических соединений и обладает особыми характеристиками и свойствами.
Производство химических волокон имеет ряд преимуществ по сравнению с натуральными. Оно не зависит от сезона, погоды и является менее трудоемким. Кроме того, такие нити изготавливают с заранее определенными физико-механическими характеристиками.
Химические волокна обладают отличными показателями устойчивости к разрывам, действиям бактерий и плесени, формоустойчивостью, несминаемостью, стойкостью к неблагоприятным воздействиям (свету, влаге и т.п.), нагреванию, многократным нагрузкам. Их физико-механические и химические свойства могут быть изменены путем модификации используемого полимера или уже готового изделия. Это позволяет производить из одного исходного сырья волокна с различными характеристиками. Кроме того, химические волокна различной структуры могут смешиваться для создания новых моделей и расширения ассортимента товаров.
Специфика изготовления
Процесс производства химических волокон достаточно сложный и состоит из нескольких этапов: получение исходного материала, преобразование его в специальный прядильный раствор, формирование волокон через фильеры, их отделка. Формование нитей – этап, который имеет центральное значение для определения характеристик изделия. Оно может проводиться несколькими методами:
- с помощью мокрого или сухого раствора;
- с использованием сухо-мокрого раствора;
- резкой металлической фольги;
- из расплава;
- волочением;
- плющением;
- из дисперсии;
- гель-формованием.
При производстве химических волокон используют фильтры, которые очищают прядильный расплав или раствор от механических примесей. Они изготавливаются из палладия, платины, золота или их сплавов.
Освещение химических волокон и оборудования для их изготовления на выставке «Химия»
Для специалистов и компаний, заинтересованных в изучении специфики производства химических волокон , расширении ассортимента товаропроизводителей и представлении изделий своих предприятий, лучшим местом станет выставка «Химия». Это событие, организуемое отраслью с целью освещения её достижений в различных областях, налаживания контактов между компаниями, специалистами, регионами и странами. Оно охватывает все отрасли промышленности и предоставляет предприятиям возможность организовать свою выставочную деятельность и поместить стенд на площадке столичного комплекса «Экспоцентр».
Этот центр широко известен за пределами России, и многие компании принимают участие в международных мероприятиях, проводимых в его павильонах. За счет этого обеспечивается налаживание контактов с зарубежными партнерами и привлечение новых спонсоров в отрасль. Инвестиции имеют большое значение для химической промышленности, так как она нуждается в серьезных вливаниях, в том числе зарубежных. Сфера производства химических волокон, как и многие другие отрасли, заинтересована в привлечении инвестиций, которые способствовали бы её развитию и модернизации. Для экспонентов в свою очередь это отличная возможность представить свои предприятия в наиболее выгодном свете и повысить их привлекательность.
Выставка «Химия» заинтересована в создании наиболее комфортных условий для участников, а также привлечении максимального количества посетителей. Поэтому её организаторы выбрали местом проведения мероприятия комплекс «Экспоцентр».
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).
В процессе формования волокна приобретают определенный комплекс физико-механических показателей (разрывная нагрузка, разрывное удлинение и др.), которые можно варьировать в довольно широких пределах, изменяя условия формования волокна.
Проводя формование волокон в свободном состоянии (без натяжения), можно получить мягкие и гибкие волокна с малой усадкой в воде или при нагревании. Такие волокна и нити из них сильно удлиняются при нагружении (обладают небольшим модулем деформации) и отличаются невысокой прочностью в продольном направлении.
При формовании волокон из прядильного раствора или расплава под натяжением или в условиях вытягивания резко изменяются физико-механические свойства волокон и нитей: возрастают прочность и модуль деформации, уменьшаются их гибкость и мягкость. Однако усадка в воде или при нагревании таких волокон возрастает.
Благодаря широким возможностям изменения условий формования из одного и того же исходного полимера можно получит волокна, сильно различающиеся по свойствам, что является одним из основных преимуществ химических волокон перед природными.
Метод формования существенно влияет на свойства получаемых волокон. Волокна, полученные из растворов, часто имеют поперечный срез изрезанной формы. Волокна, полученные из расплава, характеризуются повышенной плотностью упаковки макромолекул, гладкой поверхностью и круглым срезом. Получение волокон из расплава имеет ряд преимуществ, так как отпадает необходимость в использовании больших количеств растворителей и их регенерации. Кроме того, при этом способе значительно уменьшается выброс паров растворителя в атмосферу и попадание его в сточные воды, что имеет существенное значение для решения экологических проблем промышленности химических волокон.
Третьей стадией является последующая обработка свежесформированных волокон, к которой относится промывка, сушка, нанесение замасливающих и антистатических препаратов, тестурирование волокон, кручение и т.д.
На этой стадии происходит закрепление и совершенствование образующейся при формовании надмолекулярной структуры. Наибольшую роль в этом процессе играют дополнительное вытягивание, термообработка после отделки и сушка. Эти операции также существенно влияют на физико-механические и эксплуатационные свойства готовых волокон. В зависимости от условий вытягивания и термообработки значительно изменяются прочность, модуль деформации, усадка, устойчивость к многократным деформациям и другие характеристики волокон.
Помимо вышеперечисленных стадий получения химических волокон в ряде случаев технологический процесс дополняется четвертой стадией – модификацией волокна. Модификацию свежесформированных волокон можно проводить физическими и химическими методами. В результате модификации можно изменить химическое строение и структуру волокон (прививка боковых цепей различного состава, создание поперечных сшивок между макромолекулами), ввести различные добавки в состав волокон (красители, люминофоры, оптические отбеливатели, бактерицидные вещества и т.п.), изменить форму волокон (профилирование сечения, извитость, шероховатость, объемность и т.п.). Все это позволяет в широких пределах изменять свойства волокон и получать волокна с заранее заданными свойствами. Благодаря этому появляется возможность значительно расширить ассортимент изделий из химических волокон и получать волокна с определенными свойствами, необходимыми для той или иной отрасли переработки. При использовании различных методов модификации были поучены бактерицидные, хемосорбционные, огнестойкие, высокоэластичные, объемные, формоустойчивые и другие волокна.
Гибкость производства
Современный уровень научно-технического прогресса предполагает соблюдение гибкости организации производства.
Гибкость производства означает выпуск широкой номенклатуры продукции, унификацию технологического процесса, групповые технологии, быструю переналаживаемость оборудования.
Для настоящего периода характерно расширение номенклатуры химических волокон на основе существующих видов за счет улучшения их свойств. Применение химических волокон значительно увеличило объем производства и расширило ассортимент тканей и других текстильных изделий. Перспективными являются выпуск пиллингоустойчивых волокон с повышенной накрашиваемостью; волокон с пониженной горючестью, бактерицидных волокон и др. Ассортимент продукции совершенствуется за счет выпуска высокомодульных малоусадочных нитей для шинного корда, технических тканей, композиционных материалов и др.
В современных же условиях быстрого обновления номенклатуры продукции должна меняться и технология производства.
Развитие процессов получения химических волокон приводит к созданию весьма совершенных технологий получения волокон и волокнистых материалов с необходимыми функциональными характеристиками. Разрабатываются новыеметоды получения волокон на основе принципов биомиметики и генной инженерии. Биотехнологические процессы получения волокнообразующих мономеров и полимеров наименее энергоемки, экологически менее опасны по сравнению с традиционными химическими технологиями и позволяют получать заданные продукты с высокими выходами.
Список используемой литературы
1. Ряузов А. Н., Груздев В. А., Бакшеев И. П. Технология производства химических волокон: Учебник для техникумов. – М.: Химия, 1980. – с. 29-36
2. Юркевич В. В., Пакшвер А. Б. Технология производства химических волокон. М.: Химия, 1987. – с. 8-16
Волокно – один из самых удивительных материалов, который человечество смогло использовать, взяв идею его из природы. Первые волокна получали только из натуральных природных материалов: шерсть, нити шелкопряда, различные растения.
Впервые идею о возможности получить волокно искусственным путем высказал французский ученый Реомюр. Случилось это ещё в далеком 1734 году. Запуск завода по серийному производству волокна произошел всё в той же Франции, однако, более чем через полтора века после Реомюра – в 1890 году. В основе производства химического волокна лежала переработка растворов эфира целлюлозы, который в то время применялся также и для производства бездымного пороха. В период между 1890-мы и 1940-мы годами происходили испытания различных полимеров на предмет возможности их использования для изготовления химических волокон. Фактически, появление химических волокон пришлось на 1940-е, когда произошло несколько успешных испытаний некоторых полимеров и мономеров. На этом этапе, впрочем, не планировалось делать химические или вискозные волокна основным источником волокон – синтетике предоставлялось право только дополнять производство натуральных волокон. В последующие десятилетия уровень развития технологий химической промышленности значительно вырос, и сегодня мы наблюдаем практически тотальный перевес химических волокон над натуральными.
Технология производства волокна + видео
На первом этапе производства химического волокна необходимо приготовить прядильную массу, которая в зависимости от физико-химических свойств исходного полимера получает растворением её в подходящем растворителе или переводом её в расплавленное состояние. Полученный вязкий формовочный раствор тщательно очищают многократным фильтрованием и удаляют твердые частицы и пузырьки воздуха. В случае необходимости раствор (или расплав) дополнительно обрабатывают - добавляют красители, подвергают “созреванию” и так далее. Если кислород может окислить высокомолекулярное вещество, то “созревание” проводят в атмосфере инертного газа.
На второй стадии происходит формование волокна. Для того чтобы осуществить процесс, раствор или расплав полимера с помощью специального дозирующего устройства необходимо подать в так называемую фильеру. Фильера представляет собой небольшой сосуд из прочного теплостойкого и химически стойкого материала с плоским дном, имеющим большое число маленьких отверстий, диаметр которых может колебаться от 0,04 до 1,0 мм. После того как волокно прошло формование, его необходимо собирать в пучки или жгуты, которые в свою очередь будут состоять из многих тонких волокон. Полученную нить при необходимости промывают, подвергают специальной обработке - замасливанию, нанесению специальных препаратов (для облегчения текстильной переработки), высушивают. Готовую нить необходимо намотать на катушку или шпулю. При производстве штапельного волокна нить режут на отрезки (штапельки). Штапельное волокно собирают в кипы.
Как делают химические нити из лавсана:
Оборудование для производства волокна
Производство волокна требует достаточно сложного оборудования, которое зачастую стоит немало денег. Аппарат, который изготовляет волокно, а также формирует нити и кипы, похож на громадную прядильную машинку, а, по сути, таковым и является. Полимер помещается в начальный отсек машины и дальше происходит расчленение на волокна и нити.
Традиционно наиболее авторитетными производителями машин для изготовления волокон являются американские и немецкие агрегаты. Среди прочих стоит отметить Davis-Stadard, PMI Co Ltd, Reifenhauser, Schwing Gmbh и другие. Отдельно стоит упомянуть об отечественных агрегатах, которые не уступают иностранным образцам, а по некоторым качественным показателям сильно опережают их: Формаш-НЕВА и Химтекстильмаш.
Еще один обзор такого производства с оборудованием:
Стоит отметить, что месячное содержание такого агрегата, как импортного, так и отечественного, будет обходиться в достаточно кругленькую сумму, потому что без постоянного осмотра система производства волокон начнет загрязняться и, естественно, выходить из строя. Таким образом, резюмируя всё вышесказанное, стоит сказать, что несмотря на свою распространенность и массовость, производство химических волокон остается одним из наиболее трудоемких процессов в текстильной индустрии.
