clasa a 7-a
Subiect: „Proprietățile fibrelor chimice și ale țesăturilor din acestea”.
Ținte și obiective:
Educational
Pentru a face o idee despre tipurile de fibre chimice, pentru a familiariza cu metodele de producție, proprietățile și tehnologia de prelucrare și aplicarea lor în viața înconjurătoare.
în curs de dezvoltare
Să învețe să înțeleagă proprietățile țesuturilor și să aplice aceste cunoștințe în viață.
Dezvoltați abilități de analiză și comparare, observare și atenție.
Educational
Educația activității, acuratețea, capacitatea de a lucra în grup.
Echipamente :
Colectare de țesături, fișe, cartonașe, instrucțiuni de siguranță, schemă de clasificare pentru fibre textile, calculatoare, instalație multimedia, prezentare pe computer
Tip de lecție: o lecție în studiul și consolidarea primară a noilor cunoștințe
Metode: problema-căutare, informație-dezvoltare, reproductivă, creativ-reproductivă.
Lucru în brigăzi (3 brigăzi - după numărul de rânduri din birou).
În timpul orelor.
I. Moment organizatoric.
Verificarea gradului de pregătire pentru lecție.
Pregătirea elevilor pentru percepția lecției.
2 . Actualizare de cunoștințe pe materialul de instruire anterior. (Lucru in echipe).Pentru fiecare răspuns corect, echipa va primi un bonus / la sfârșitul lecției - note /.
Întrebări:
Sondaj Blitz:
(Diapozitivul 2, 3)
1. Termină propozițiile:
1. Bumbacul și inul sunt fibre (de origine vegetală)
2. Fibrele de origine animală includ (lână și mătase)
2. Faceți un lanț secvenţial fabricarea tesaturii:
Plantă - Fibră - Fire - Țesătură
3. Introduceți cuvintele lipsă.
Cele mai fine fibre (mătase)
Cele mai netede fibre (in)
Cea mai scurtă fibră (bumbac)
Cele mai pufoase fibre (lana)
4. Au o higroscopicitate semnificativă. (toate țesăturile sunt fabricate din fibre naturale)
5. Au capacitate mare de reținere a prafului. (țesături de lână)
6. Drapat mai bine decât alții (țesături de mătase)
3. Învățarea de noi materiale.
Motivația pentru activitățile educaționale ale elevilor
Discurs introductiv al profesorului:
- Te-ai întrebat vreodată de ceoamenii au început să caute materii prime din care să fie posibil într-un mod ieftin să obțină o țesătură caldă ca lâna, ușoară și frumoasă ca mătasea, practică ca bumbacul?
Astăzi vă voi spune și la sfârșitul lecției veți răspunde la întrebarea problematică:
1. Povestea verbală și ilustrativă (Diapozitivul 4).
Profesor. Multă vreme, pentru producția de țesături, oamenii au folosit fibrele pe care le-a dat natura. La început, acestea au fost fibrele plantelor sălbatice, apoi fibrele de cânepă, in și păr de animale. Odată cu dezvoltarea agriculturii, oamenii au început să cultive bumbac, care dă o fibră foarte puternică.
Dar materiile prime naturale au dezavantajele lor, fibrele naturale sunt prea scurte și necesită procesări tehnologice complexe. Și, oamenii au început să caute materii prime din care să se poată obține o țesătură ieftină, caldă ca lâna, ușoară și frumoasă ca mătasea, practică ca bumbacul.
Astăzi, toate fibrele textile pot fi reprezentate în următoarea diagramă (Diapozitivul 5).
Acum, în laboratoare se sintetizează tot mai multe tipuri noi de fibre chimice și niciun specialist nu le poate enumera imensa varietate. Oamenii de știință au reușit chiar să înlocuiască fibra de lână - se numeștenitronă .
Producția de fibre chimice include 5 etape: (Diapozitivul 6.7)
1. Recepția și prelucrarea materiilor prime.
2. Prepararea unui drog sau topitură.
3. Formarea firelor.
4. Finisare.
5. Prelucrarea textilelor. Fibrele de bumbac și de liban conțin celuloză. Au fost dezvoltate mai multe metode de obținere a unei soluții de celuloză, forțând-o printr-o gaură îngustă (filiera) și îndepărtarea solventului, după care s-au obținut filamente asemănătoare mătăsii. Ca solvenți s-au folosit acid acetic, o soluție alcalină de hidroxid de cupru, hidroxid de sodiu și disulfură de carbon. Firele rezultate se numesc, respectiv: acetat, cupru-amoniac, vascoza.
Când se modelează dintr-o soluțieumed Prin metoda de scurgere, picurăturile cad în soluția băii de precipitare, unde polimerul este eliberat în ideea celor mai fine fire.
Grupul mare de filamente care ies din filare este tras, răsucit împreună și înfășurat ca un filament în jurul unei mandrine. Numărul de găuri din matriță pentru producția de fire textile complexe poate fi de la 12 la 100.
În producția de fibre discontinue, matrița poate avea până la 15.000 de găuri. Din fiecare filă se obține un flagel de fibre. Câltajele sunt conectate într-o bandă, care, după strângere și uscare, este tăiată în mănunchiuri de fibre de orice lungime dată. Fibrele discontinue sunt prelucrate în fire în formă pură sau amestecate cu fibre naturale.
Fibrele sintetice sunt fabricate din materiale polimerice. Polimerii formatori de fibre sunt sintetizați din produse petroliere: benzen, fenol. amoniac etc.
Performanță pe grupuri cu informații pregătite în prealabil:
grupa 1:
Prin modificarea compoziției materiei prime și a metodelor de prelucrare a acesteia, fibrele sintetice pot fi conferite cu proprietăți unice pe care fibrele naturale nu le au. Fibrele sintetice sunt produse în principal dintr-o topitură, de exemplu, fibre din poliester, poliamidă, presate prin matrițe.
În funcție de tipul de materie primă chimică și de condițiile de formare a acesteia, este posibil să se producă fibre cu o varietate de proprietăți predeterminate. De exemplu, cu cât filtrul este tras mai greu în momentul în care părăsește matrița, cu atât fibra este mai puternică. Uneori, fibrele artificiale sunt chiar superioare firelor de oțel de aceeași grosime.
Grupa 2:
Printre noile fibre care au apărut deja, se pot remarca fibrele - cameleoni, ale căror proprietăți se modifică în funcție de schimbările din mediu. Au fost dezvoltate fibre goale în care este turnat un lichid care conține magneți colorați. Folosind indicatorul magnetic, puteți modifica designul țesăturii realizate din aceste fibre.
Din 1972 a fost lansată producția de fibre de aramid, care sunt împărțite în două grupe. Fibrele aramide din aceeași grupă (nomex, konex, fenilonă) sunt utilizate acolo unde este necesară rezistența la flacără și la căldură. Al doilea grup (kevlar, terlon) are rezistență mecanică ridicată combinată cu greutate redusă.
Grupa 3:
Fibrele ceramice, al căror tip principal constă dintr-un amestec de oxid de siliciu și oxid de aluminiu, au o rezistență mecanică ridicată și o rezistență bună la reactivii chimici. Fibrele ceramice pot fi folosite la temperaturi de aproximativ 1250oC. Se remarcă prin rezistență chimică ridicată, iar rezistența lor la radiații permite utilizarea lor în astronautică.
Familiarizarea cu diferitele proprietăți ale fibrelor textile
(Diapozitivul 8 *)
Tabel „Clasificarea țesăturilor după compoziția fibroasă” (Se poate tipări după numărul de elevi și se distribuie pentru a-l întări într-un caiet, pentru a economisi timp).
| Numele materialului | Proprietăți pozitive | Proprietăți negative |
| Țesături din bumbac | Au rezistență bună, ușurință, moliciune. Absorb ușor umezeala, lasă aerul să treacă, sunt ușor de spălat și nu se sfărâmă la tăiere. Se netezește ușor. | Se mototolesc foarte mult |
| Țesături de in | Sunt foarte durabili. Trec bine aerul, absorb umezeala și nu se sfărâmă. Se netezește ușor. | Sunt tari, groși și se încrețesc foarte mult. |
| Țesături de lână | Foarte cald, se drapește bine, se mototolește puțin. | Când sunt înmuiate, își schimbă dimensiunea, adică. "Așezați-vă" |
| Țesături de mătase | Durabile, absorb bine umezeala, se usucă rapid, lasă aerul să treacă și se șifonează puțin. | Se întind și se sfărâmă puternic la tăiere. |
| Țesături artificiale | Durabile, se drapesc bine. Sunt higroscopice. | Puternic mototolit. Își pierd puterea atunci când sunt ude. La tăiere - se sfărâmă. |
| Țesături sintetice | Au elasticitate și rezistență. Nu se sifoneaza, nu se micsoreaza, isi pastreaza bine forma. | Nu absorb bine umezeala și se sfărâmă puternic la tăiere. |
4. Laborator - lucrari practice.
„Determinarea compoziției materiei prime a materialelor și studiul proprietăților acestora” (Lucrul în echipă) (Diapozitivul 9)
În lecția din timpul lucrului de laborator, veți vedea în practică ce proprietăți ale țesăturilor din fibre chimice și cum să îngrijiți corespunzător produsele din astfel de țesături.
Instrumente și materiale: mostre de țesături din fibre artificiale și sintetice, lână, bumbac; ac; un vas cu apă; creuzete pentru fire de iluminat.
(Diapozitivul 10).
„Tabelul proprietăților fibrelor chimice”
| Fibră | Strălucire | Creț | Putere | Încrețire | Combustie |
| viscoză | tăiere | Nu | mare | arde bine, cenușiu, miros de hârtie arsă. |
|
| acetat | mat | Nu | picături când este ud | mai puțin decât viscoza | arde rapid cu o flacara galbena, ramane o bila topita |
| nailon | tăiere | Nu | înalt | foarte mic | se topește pentru a forma o minge tare |
| lavsan | slab | există | înalt | foarte mic | arde încet, formează o minge tare și întunecată |
| nitronă | slab | există | înalt | foarte mic | arde în fulgerări, se formează un aflux întunecat |
Progresul lucrării (Diapozitivul 11).
Examinați aspectul mostrelor de țesătură. Stabiliți care dintre ele au o suprafață lucioasă și care au o suprafață mată.
Simțiți netezimea și moliciunea fiecărei mostre.
Determinați încrețirea probelor: țineți proba în pumn timp de 30 de secunde și apoi deschideți palma.
Scoateți 2 fire din fiecare probă și udați unul dintre ele. Rupeți firul uscat și apoi umed. Determinați cum se modifică rezistența firului.
Scoateți încă un fir din fiecare probă și aprindeți-l în creuzet. Analizați tipul de flacără, mirosul și cenușa rămasă după ardere.
Introduceți rezultatele experimentelor în tabel.
Pe baza datelor obținute și a tabelului de proprietăți ale fibrelor chimice, determinați compoziția materiei prime a fiecărei probe.
| Semn de țesătură | Eșantionul nr. 1 | Eșantionul nr. 2 | Proba nr. 3 | Proba nr. 4 |
| Strălucire | ||||
| Finete | ||||
| Moliciune | ||||
| Încrețire | ||||
| sfărâmare | ||||
| Forța umedă | ||||
| Combustie | ||||
| Compoziția materiei prime |
5. Consolidarea materialului studiat.
1. Controlul cunoștințelor elevilor. (Diapozitivul 12).
Pentru a consolida cunoștințe noi, fetele răspund laTest
1. Pierdere mare de fire în țesături:
A) bumbac
B) de lână
B) sintetice
2. Proprietățile de protecție termică sunt mai mari pentru:
A) inul
B) mătase
B) nitron
3. Ce țesături sunt foarte higroscopice și respirabile?
Natural
B) artificial
4. Ce țesături își pierd rezistența atunci când sunt umede?
Natural
B) sintetice
Notarea, argumentarea lor.
2. Competiția între echipe.
Echipelor au primit plicuri cu mostre de țesut, este necesar
sortați-le în două grupe:
1. realizat din fibre naturale;
2. din fibre chimice.
V. Rezumând.
Concluzie: capacitatea de a determina natura materiei prime a țesăturii este necesară pentru munca ulterioară cu țesătura în toate etapele de fabricație a produsului.
Deci, lecția noastră s-a încheiat, să ne amintim despre ce am învățat în lecție? Cine va răspunde la întrebarea problematică?Ce țesături sunt la mare căutare și de ce? Se discută și se analizează răspunsurile echipelor.
Profesorul însumează lecția, se calculează bonusurile câștigate la lecție și se acordă notele.
Profesorul felicită echipa cu cele mai multe bonusuri.6 .Teme pentru acasă.
Creați o colecție de țesături.
Pentru echipa de creație: alcătuiește un puzzle de cuvinte încrucișate.
7 Curățarea locurilor de muncă .
- o zonă dezvoltată a industriei. Produsele sale sunt la mare căutare, deoarece sunt utilizate activ în diverse domenii. În funcție de materialul utilizat în producție, acestea capătă proprietăți și caracteristici diferite.
Clasificarea și proprietățile fibrelor chimice
Produsele din această industrie sunt împărțite în trei grupuri principale:
- Artificiali - compuși organici cu molecule înalte obținuți prin influențarea substanțelor naturale și extragerea polimerilor din acestea acționează ca materii prime.
- Sintetic - utilizat pentru fabricarea de compuși cu greutate moleculară mică, din care polimerii organici sunt extrași prin sinteză.
- Mineral - un grup care este semnificativ diferit de cele anterioare, deoarece este fabricat din compuși anorganici și are caracteristici și proprietăți speciale.
Producția de fibre chimice are o serie de avantaje față de cele naturale. Nu depinde de anotimp, vreme și necesită mai puțină muncă. În plus, astfel de fire sunt realizate cu caracteristici fizice și mecanice predeterminate.
Fibrele chimice au rezistenta excelenta la rupere, bacterii si mucegai, stabilitate dimensionala, rezistenta la sifonare, rezistenta la influente adverse (lumina, umiditate etc.), caldura, stres repetat. Proprietățile lor fizice, mecanice și chimice pot fi modificate prin modificarea polimerului utilizat sau a produsului finit. Aceasta permite producerea de fibre cu caracteristici diferite din aceeași materie primă. În plus, fibrele artificiale de diferite structuri pot fi amestecate pentru a crea noi modele și pentru a extinde gama de produse.
Specificul de fabricație
Procesul de producere a fibrelor chimice destul de complicat și constă din mai multe etape: obținerea materiei prime, transformarea acesteia într-o soluție specială de filare, formarea fibrelor prin filiere și finisarea acestora. Formarea filamentelor este o etapă care este esențială pentru definirea caracteristicilor produsului. Poate fi realizat în mai multe moduri:
- folosind o soluție umedă sau uscată;
- folosind o soluție uscată-umedă;
- folie metalică ascuțită;
- din topire;
- prin tragere;
- aplatizare;
- din varianță;
- modelare cu gel.
În producția de fibre chimice se folosesc filtre care curăță topitura sau soluția de filare de impuritățile mecanice. Sunt fabricate din paladiu, platină, aur sau aliajele acestora.
Iluminarea fibrelor chimice și a echipamentelor pentru producerea acestora la expoziția „Chimie”
Pentru specialiști și companii interesate să studieze specificul producția de fibre chimice, extinzând gama de producători și prezentând produse ale întreprinderilor lor, cel mai bun loc va fi expoziția „Chimie”. Acesta este un eveniment organizat de industrie pentru a evidenția realizările sale în diverse domenii, pentru a stabili contacte între companii, profesioniști, regiuni și țări. Acesta acoperă toate ramurile industriei și oferă întreprinderilor posibilitatea de a-și organiza activitățile expoziționale și de a amplasa un stand pe amplasamentul complexului Moscow Expocentre.
Acest centru este cunoscut pe scară largă în afara Rusiei, iar multe companii participă la evenimente internaționale organizate în pavilioanele sale. Acest lucru asigură stabilirea de contacte cu parteneri străini și atragerea de noi sponsori în industrie. Investițiile sunt de mare importanță pentru industria chimică, deoarece are nevoie de injecții serioase, inclusiv străine. Sfera producției de fibre chimice, la fel ca multe alte industrii, este interesată de atragerea de investiții care să contribuie la dezvoltarea și modernizarea acesteia. Pentru expozanți, la rândul lor, aceasta este o oportunitate excelentă de a-și prezenta întreprinderile în cea mai favorabilă lumină și de a le crește atractivitatea.
Expoziția „Chimie” este interesată de crearea celor mai confortabile condiții pentru participanți, precum și de atragerea unui număr maxim de vizitatori. Prin urmare, organizatorii săi au ales complexul Expocentre ca loc de desfășurare a evenimentului.
Fibre naturale și artificiale ……………………………………… ... …… .3
Domeniile de aplicare ale fibrelor chimice ……………. ……………………… ..5
Clasificarea fibrelor chimice ……………………………………… ..… ..7
Gestionarea calității fibrelor chimice ……………. ………… ...… 9
Proces tehnologic de producere a fibrelor chimice …………… ...… ..10
Flexibilitatea producției …………………………………………… ... ………… ..14
Lista literaturii utilizate ………………………………………… ...… 15
Fibre naturale și chimice
Toate tipurile de fibre, în funcție de originea lor, sunt împărțite în două grupe - naturale și chimice. Dintre fibrele naturale, organice (bumbac, in, cânepă, lână, mătase naturală) și anorganice (azbest) se disting.
Dezvoltarea industriei fibrelor chimice este direct proporțională cu disponibilitatea și disponibilitatea materiilor prime de bază. Lemnul, petrolul, cărbunele, gazele naturale și gazele de rafinărie, care sunt materie primă pentru producția de fibre chimice, sunt disponibile în țara noastră în cantități suficiente.
Fibrele chimice au încetat de mult să fie doar înlocuitori pentru mătase și alte fibre naturale (bumbac, lână). În acest moment, ele formează o clasă complet nouă de fibre, care are o semnificație independentă. Fibrele chimice pot fi folosite pentru a face bunuri de consum frumoase, durabile și disponibile în general, precum și produse tehnice de înaltă calitate, care nu sunt inferioare ca calitate produselor din fibre naturale și, în multe cazuri, le depășesc într-o serie de indicatori importanți.
În industria textilă și tricotajelor, fibrele chimice sunt utilizate atât în formă pură, cât și în amestec cu alte fibre. Sunt folosite pentru a produce articole de îmbrăcăminte, îmbrăcăminte, căptușeală, lenjerie, țesături decorative și de tapițerie; blănuri artificiale, covoare, ciorapi, lenjerie intimă, rochii, îmbrăcăminte exterioară, tricotaje și alte produse.
Dezvoltarea rapidă a producției de fibre chimice este stimulată de o serie de motive obiective:
a) producția de fibre chimice necesită mai puține investiții de capital pentru producerea unei unități de producție decât producerea oricărui tip de fibre naturale;
b) costurile cu forța de muncă necesare pentru producerea fibrelor chimice sunt semnificativ mai mici decât în producerea oricărui fel de fibre naturale;
c) fibrele chimice au o varietate de proprietăți, ceea ce asigură produse de înaltă calitate. În plus, utilizarea fibrelor artificiale face posibilă extinderea gamei de textile. Nu mai puțin important este faptul că proprietățile fibrelor naturale pot fi modificate doar în limite foarte înguste, în timp ce proprietățile fibrelor chimice, prin variarea condițiilor de filare sau prelucrare ulterioară, pot fi modificate intenționat într-o gamă foarte largă.
Aplicații ale fibrelor chimice
În funcție de scop, fibrele chimice sunt produse sub formă de monofilamente, multifilamente, fibre discontinue și câlți.
Monofilamentele sunt fire simple de lungime mare, care nu se împart pe direcția longitudinală și sunt potrivite pentru fabricarea directă a textilelor și a produselor tehnice. Monofilamentul este folosit cel mai adesea sub formă de fir de pescuit, precum și pentru fabricarea plaselor de pescuit și a sitelor de făină. Uneori, monofilamentele sunt folosite și în diferite dispozitive de măsurare.
Fire complexe - constau din două sau mai multe filamente, conectate prin răsucire, lipire și potrivite pentru fabricarea directă a produselor. Firele complexe, la rândul lor, sunt împărțite în două grupe: textile și tehnice. Firele textile includ fire subțiri destinate în principal fabricării de bunuri de larg consum. Firele industriale includ fire cu o densitate liniară mare utilizate pentru fabricarea de produse tehnice și de cablu (anvelope pentru auto și avioane, benzi transportoare, curele de transmisie).
Recent, firele complexe cu rezistență ridicată la tracțiune și cu deformare minimă sub sarcină (modul mare) au început să fie utilizate pe scară largă pentru armarea materialelor plastice, iar firele de înaltă rezistență cu proprietăți speciale - pentru fabricarea suprafețelor rutiere.
Fibra discontinuă, constând din filamente de diferite lungimi tăiate, până nu demult era folosită doar pentru fabricarea de fire la mașinile de filat bumbac, lână și in. În zilele noastre, fibrele cu secțiune rotundă sunt utilizate pe scară largă pentru fabricarea de covoare pentru pereți și podea și pentru stratul superior al pardoselilor. Pentru fabricarea hârtiei sintetice se folosesc fibre de 2 - 3 mm lungime (fibride).
O frânghie, constând dintr-un număr mare de filamente pliate longitudinal, este folosită pentru a face fire la mașinile textile.
Pentru produsele dintr-un anumit sortiment (îmbrăcăminte exterioară, ciorapi etc.), se produc fire texturate, cărora, prin prelucrare suplimentară, li se oferă volum sporit, ondulare sau extensibilitate.
Toate fibrele artificiale care se produc în prezent pot fi împărțite în două grupe în ceea ce privește volumul de producție - tonaj mare și tonaj scăzut. Fibrele și firele de mare tonaj sunt destinate producției în masă de bunuri de larg consum și produse tehnice. Astfel de fibre sunt produse în volume mari pe baza unui număr mic de polimeri inițiali (GC, LC, PA, PET, PAN, PO).
Fibrele cu tonaj redus sau, așa cum sunt numite și fibre cu destinație specială, sunt produse în cantități mici datorită proprietăților lor specifice. Ele sunt utilizate în tehnologie, medicină și o serie de ramuri ale economiei naționale. Acestea includ fibre rezistente la căldură și căldură, bactericide, rezistente la foc, chimiosorbție și alte fibre. În funcție de natura polimerului inițial care formează fibrele, fibrele chimice sunt împărțite în artificiale și sintetice.
În funcție de natura polimerului inițial care formează fibrele, fibrele chimice sunt împărțite în artificiale și sintetice.
Clasificarea fibrelor chimice
Fibrele artificiale sunt produse pe baza de polimeri naturali si sunt subdivizate in celuloza hidratata, acetat si proteine. Cel mai mare tonaj sunt fibrele celulozice hidratate obtinute prin metoda vascozei sau cupru-amoniac.
Fibrele de acetat se obțin pe baza de esteri de acetat de celuloză (acetați) cu conținut diferit de grupări acetat (fibre BAC și TAC).
Fibrele pe bază de proteine de origine vegetală și animală sunt produse în cantități foarte limitate datorită calității lor scăzute și utilizării lor pentru producerea de materii prime alimentare.
Fibrele sintetice sunt produse din polimeri sintetizați în industrie din substanțe simple (caprolactamă, acrilonitril, propilenă etc.). În funcție de structura chimică a macromoleculelor polimerului inițial care formează fibre, acestea sunt împărțite în două grupe: carbo-lanț și hetero-lanț.
Fibrele carbochain includ fibre obținute pe baza unui polimer, al cărui lanț macromolecular principal este construit numai din atomi de carbon legați între ei. Cea mai mare aplicație a acestui grup de fibre este obținută de fibrele de poliacrilonitril și poliolefine. Într-o măsură mai mică, dar încă în cantități relativ mari, fibrele sunt produse pe bază de clorură de polivinil și alcool polivinilic. Fibrele fluorurate sunt produse în cantități limitate.
Fibrele heterocatenă includ fibre obținute din polimeri, principalele lanțuri macromoleculare ale cărora, pe lângă azotul de carbon, conțin atomi de oxigen, azot sau alte elemente. Fibrele din acest grup - polietilen tereftalat și poliamidă - sunt cel mai mare tonaj dintre toate fibrele chimice. Fibrele poliuretanice sunt produse într-un volum relativ mic.
De remarcat în mod deosebit este grupa fibrelor de înaltă rezistență cu modul înalt pentru scopuri tehnice - fibre de carbon obținute din polimeri grafitizat sau carbonizat, sticlă, metal sau fibre obținute din nitruri sau carburi metalice. Aceste fibre sunt utilizate în principal la fabricarea materialelor plastice armate și a altor materiale structurale.
Gestionarea calității fibrelor chimice
Fibrele chimice au adesea o rezistență mare la rupere [până la 1200 MN/m2 (120kgf/mm2)], ceea ce înseamnă alungire la rupere, stabilitate dimensională bună, rezistență la îndoire, rezistență ridicată la sarcini repetate și alternante, rezistență la lumină, umiditate, mucegai, bacterii , chimio și rezistență la căldură. Proprietățile fizico-mecanice și fizico-chimice ale fibrelor chimice pot fi modificate în procesele de formare, întindere, finisare și tratament termic, precum și prin modificarea atât materiei prime (polimer) cât și a fibrei în sine. Acest lucru face posibilă crearea de fibre chimice cu o varietate de proprietăți textile și alte proprietăți chiar și dintr-un polimer inițial care formează fibre. Fibrele artificiale pot fi folosite în amestecuri cu fibre naturale pentru a realiza noi sortimente de textile, îmbunătățind semnificativ calitatea și aspectul acestora din urmă.
Proces tehnologic de obţinere a fibrelor chimice
Procesul tehnologic de producere a fibrelor chimice, de regulă, include trei etape. Singura excepție este producția de poliamidă, polietilen tereftalat și alte fibre, în care procesul tehnologic începe cu sinteza unui polimer care formează fibre.
Prima etapă a procesului este obținerea unui drog sau topitură. În această etapă, polimerul original este adus într-o stare vâscoasă prin dizolvare sau topire. În unele cazuri (obținerea fibrelor PVA), trecerea polimerului la o stare de curgere vâscoasă are loc și ca urmare a plastificării. Soluția de filare sau topitura rezultată este amestecată și purificată (filtrare, dezaerare). În această etapă, pentru a conferi fibrelor anumite proprietăți, în soluția de filare sau topitură se introduc uneori diverși aditivi (stabilizatori termici, coloranți, agenți de mată etc.).
A doua etapă - filarea fibrelor - constă în faptul că soluția sau topitura de filare rezultată și pregătită corespunzător este împinsă prin orificiile filierei sub formă de fluxuri subțiri, din care se formează filamente nesfârșite atunci când topitura se solidifică sau polimerul este răcit din soluție, ca urmare a evaporării solventului sau a coagulanților de acțiune.
În funcție de numărul de găuri din matriță (de la una la 100.000 în plus), se formează monofilamente, fire complexe pentru uz casnic sau tehnic sau un mănunchi de filamente (mănunchi), care apoi este tăiat în lungimi scurte (fibră) sau prelucrat. netăiat.
Uneori, filamentele din filă intră în transportor și sunt eliberate sub forma unui strat fibros (vată).
Formarea fibrelor este cea mai importantă etapă în producția de fibre chimice, deoarece în procesul de solidificare a unei topituri sau precipitare a unui polimer dintr-o soluție, o structură supramoleculară a fibrelor cu elemente de o anumită dimensiune și grad de perfecțiune ( fabrils, sferulite, cristalite) si cu diferite grade de orientare a acestora se formeaza.
Când fibrele sunt filate dintr-un dop, fibrele poroase sunt filate. Mărimea și locația capilarelor și a porilor depind de condițiile de depunere a polimerului din soluție și afectează puternic proprietățile de sorbție ale fibrelor (vopsire, absorbție de apă).
În procesul de filare, fibrele capătă un anumit set de parametri fizici și mecanici (sarcină de rupere, alungire de rupere etc.), care pot fi variați într-un interval destul de larg prin modificarea condițiilor de filare a fibrei.
Prin rotirea fibrelor în stare liberă (fără tensiune), puteți obține fibre moi și flexibile, cu puțină contracție în apă sau când sunt încălzite. Astfel de fibre și fire realizate din acestea sunt puternic alungite sub sarcină (au un mic modul de deformare) și se caracterizează printr-o rezistență scăzută în direcția longitudinală.
Când fibrele sunt filate dintr-o soluție de filare sau se topesc sub tensiune sau în condiții de tragere, proprietățile fizice și mecanice ale fibrelor și filamentelor se schimbă dramatic: rezistența și modulul de deformare cresc, iar flexibilitatea și moliciunea lor scad. Cu toate acestea, contracția în apă sau încălzirea unor astfel de fibre crește.
Datorită posibilităților largi de modificare a condițiilor de filare din același polimer inițial, este posibil să se obțină fibre care diferă mult ca proprietăți, ceea ce este unul dintre principalele avantaje ale fibrelor chimice față de cele naturale.
Metoda de filare afectează în mod semnificativ proprietățile fibrelor rezultate. Fibrele obținute din soluții au adesea o secțiune transversală tăiată. Fibrele obținute din topitură se caracterizează printr-o densitate crescută de împachetare a macromoleculelor, o suprafață netedă și o tăietură rotundă. Producerea fibrelor dintr-o topitură are o serie de avantaje, deoarece nu este necesară utilizarea unor cantități mari de solvenți și regenerarea acestora. În plus, această metodă reduce semnificativ eliberarea vaporilor de solvenți în atmosferă și pătrunderea acestora în apele uzate, ceea ce este esențial pentru rezolvarea problemelor de mediu ale industriei fibrelor chimice.
A treia etapă este post-procesarea fibrelor proaspăt formate, care include spălarea, uscarea, aplicarea agenților de dimensionare și antistatice, testarea fibrelor, răsucirea etc.
În această etapă, structura supramoleculară formată în timpul turnării este consolidată și îmbunătățită. Cel mai important rol în acest proces este jucat de întinderea suplimentară, tratamentul termic post-finisare și uscare. Aceste operațiuni afectează semnificativ și proprietățile fizice, mecanice și operaționale ale fibrelor finite. Rezistența, modulul de deformare, contracția, rezistența la deformații multiple și alte caracteristici ale fibrelor se modifică semnificativ în funcție de condițiile de întindere și tratament termic.
Pe lângă etapele de mai sus de obținere a fibrelor chimice, într-o serie de cazuri, procesul tehnologic este completat de o a patra etapă - modificarea fibrei. Modificarea fibrelor proaspăt formate poate fi efectuată prin metode fizice și chimice. Ca urmare a modificării, este posibilă modificarea structurii chimice și a structurii fibrelor (altoirea lanțurilor laterale de diferite compoziții, crearea de legături încrucișate între macromolecule), introducerea diverșilor aditivi în compoziția fibrelor (coloranți, fosfori, optici). strălucitori, substanțe bactericide etc.), modifică forma fibrelor (profilarea secțiunii, sinuozitatea, rugozitatea, volumul etc.). Toate acestea fac posibilă variarea proprietăților fibrelor într-un interval larg și obținerea de fibre cu proprietăți predeterminate. Datorită acestui fapt, devine posibilă extinderea semnificativă a gamei de produse din fibre chimice și obținerea de fibre cu anumite proprietăți necesare pentru o anumită industrie de prelucrare. Folosind diferite metode de modificare, au fost studiate fibre bactericide, chimiosorbente, rezistente la foc, foarte elastice, voluminoase, stabile la formă și alte fibre.
Flexibilitatea producției
Nivelul modern al progresului științific și tehnologic presupune respectarea flexibilității organizării producției.
Flexibilitatea producției înseamnă lansarea unei game largi de produse, unificarea procesului tehnologic, tehnologii de grup și reajustarea rapidă a echipamentelor.
Perioada actuală se caracterizează prin extinderea nomenclaturii fibrelor chimice pe baza tipurilor existente prin îmbunătățirea proprietăților acestora. Utilizarea fibrelor artificiale a crescut semnificativ producția și a extins gama de țesături și alte textile. Promițătoare sunt producția de fibre rezistente la pilling, cu vopsibilitate crescută; fibre cu inflamabilitate scazuta, fibre bactericide, etc. Gama de produse este in curs de imbunatatire datorita eliberarii de fire cu modul inalt si contractie redusa pentru cordonul anvelopelor, tesaturi tehnice, materiale compozite etc.
În condițiile moderne de reînnoire rapidă a gamei de produse, trebuie să se schimbe și tehnologia de producție.
Dezvoltarea proceselor de producere a fibrelor chimice duce la crearea unor tehnologii foarte avansate de producere a fibrelor si a materialelor fibroase cu caracteristicile functionale cerute. Sunt dezvoltate noi metode de producție a fibrelor bazate pe principiile biomimeticii și ingineriei genetice. Procesele biotehnologice pentru producerea de monomeri și polimeri care formează fibre sunt cele mai puțin consumatoare de energie, mai puțin periculoase pentru mediu în comparație cu tehnologiile chimice tradiționale și permit obținerea de produse specificate cu randamente ridicate.
Bibliografie
1. Ryauzov AN, Gruzdev VA, Baksheev Tehnologia IP pentru producția de fibre chimice: manual pentru școlile tehnice. - M .: Chimie, 1980. - p. 29-36
2. Yurkevich VV, Pakshver AB Tehnologia producției de fibre chimice. M .: Chimie, 1987 .-- p. 8-16
Fibra este unul dintre cele mai uimitoare materiale pe care umanitatea le-a putut folosi, luând o idee din natură. Primele fibre au fost obținute numai din materiale naturale: lână, fire de viermi de mătase, diverse plante.
Pentru prima dată, ideea posibilității de a obține fibre prin mijloace artificiale a fost exprimată de omul de știință francez Reaumur. S-a întâmplat în 1734. Lansarea fabricii de producție în serie de fibre a avut loc în Franța, însă, la mai bine de un secol și jumătate după Reaumur - în 1890. Producția de fibre chimice s-a bazat pe prelucrarea soluțiilor de eter de celuloză, care la acea vreme era folosită și pentru producerea de pulbere fără fum. Între 1890 și 1940, diferiți polimeri au fost testați pentru a determina utilizarea lor la fabricarea fibrelor artificiale. De fapt, fibrele artificiale au apărut în anii 1940, când au avut loc mai multe teste de succes ale anumitor polimeri și monomeri. În această etapă, însă, nu s-a planificat ca fibrele chimice sau de viscoză să fie principala sursă de fibre - sinteticilor li s-a dat dreptul doar să suplimenteze producția de fibre naturale. În următoarele decenii, nivelul de dezvoltare a tehnologiilor din industria chimică a crescut semnificativ, iar astăzi observăm o preponderență aproape totală a fibrelor chimice față de cele naturale.
Tehnologie fibra + video
În prima etapă a producției de fibre chimice, este necesar să se pregătească o masă de filare, care, în funcție de proprietățile fizico-chimice ale polimerului inițial, se obține prin dizolvarea într-un solvent adecvat sau transformarea acesteia într-o stare topită. Soluția de turnare vâscoasă rezultată este curățată temeinic prin filtrare repetată și solidele și bulele de aer sunt îndepărtate. Dacă este necesar, soluția (sau topitura) este prelucrată suplimentar - se adaugă coloranți, supuși la „maturare” și așa mai departe. Dacă oxigenul poate oxida o substanță cu greutate moleculară mare, atunci „maturarea” se realizează într-o atmosferă de gaz inert.
În a doua etapă, se formează fibra. Pentru a efectua procesul, soluția sau topitura de polimer folosind un dispozitiv de dozare special trebuie introdusă în așa-numita matriță. Matrița este un vas mic din material puternic, rezistent la căldură și chimic, cu fund plat, care are un număr mare de găuri mici, al căror diametru poate varia de la 0,04 la 1,0 mm. După ce s-a format fibra, aceasta trebuie colectată în mănunchiuri sau mănunchiuri, care la rândul lor vor fi formate din multe fibre subțiri. Firul rezultat, dacă este necesar, este spălat, supus unui tratament special - ungere, aplicare de preparate speciale (pentru a facilita prelucrarea textilelor), uscat. Firul finit trebuie înfășurat pe o bobină sau bobină. În producția de fibre discontinue, firul este tăiat în bucăți (capse). Fibra discontinuă este colectată în baloturi.
Cum se fac firele chimice din lavsan:
Echipamente de producție de fibre
Producția de fibre necesită echipamente sofisticate care costă adesea mulți bani. Mașina care produce fibre și, de asemenea, formează fire și baloturi arată ca o mașină de filat uriașă și, de fapt, este. Polimerul este plasat în compartimentul inițial al mașinii și are loc o segregare ulterioară în fibre și fire.
În mod tradițional, cei mai reputați producători de mașini cu fibre sunt mașinile americane și germane. Printre altele, sunt de remarcat Davis-Stadard, PMI Co Ltd, Reifenhauser, Schwing Gmbh și alții. Separat, merită menționat unitățile interne, care nu sunt inferioare modelelor străine, iar în unii indicatori de calitate sunt mult înaintea lor: Formash-NEVA și Khimtekstilmash.
O altă privire de ansamblu asupra unei astfel de producții cu echipamente:
Este de remarcat faptul că întreținerea lunară a unui astfel de agregat, atât importat, cât și autohton, va costa o sumă destul de ordonată, deoarece fără o inspecție constantă, sistemul de producție a fibrelor va începe să se murdărească și, în mod natural, va eșua. Astfel, rezumând toate cele de mai sus, merită spus că, în ciuda prevalenței și a producției în masă, producția de fibre chimice rămâne unul dintre procesele cu cea mai mare intensitate de muncă din industria textilă.
