Какова технология производства химических текстильных волокон кратко

Обновлено: 08.07.2024

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 химические волокна можно представить в виде следующей схемы:

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:
Получение и предварительная обработка сырья.
Приготовление прядильного раствора или расплава.
Формование нитей.
Отделка.
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:

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.

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.

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.

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 около1250°С. Они отличаются высокой химической стойкостью, а устойчивость к радиации позволяет применять их в космонавтике.

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.

Третьей стадией является последующая обработка свежесформированных волокон, к которой относится промывка, сушка, нанесение замасливающих и антистатических препаратов, тестурирование волокон, кручение и т. д

Технология получения искусственных и синтетических волокон

Полимеризация. Для получения волокон твердые исходные вещества должны быть преобразованы в жидкое состояние, которое достигается нагреванием (если полимеры термопластичны) — и называется прядильный расплав, или растворением в подходящем растворителе — прядильный раствор. При производстве искусственных волокон (вискозы, купры, лайоселя) и некоторых синтетических волокон (например, акрила) применяют прядильный раствор, а при производстве полиамидных (нейлон), полиэфирных (полиэстер), полиофиновых и стеклянных волокон — прядильный расплав.
Для получения прядильного расплава исходные вещества в форме шариков или гранул закладываются в автоклав — гигантскую скороварку с большим давлением. Здесь происходит первая технологическая операция в производстве волокна — полимеризация. Находящиеся в расплаве молекулы ингредиента соединяются, образуя гигантскую цепочку, называемую линейным полимером.

Экструзия. Прядильный расплав или раствор продавливается через специальное решето — спинарет. Микроскопические отверстия в спинарете называются фильеры. Количество фильер может достигать 40000. Размер и форма фильер (круглые, квадратные, треугольные и др.) определяют внешний вид поперечного сечения нового волокна. Струйки, вытекающие из фильер, затвердевают, образуя нити.
При получении нити из расплава их затвердевание происходит в камерах, где они охлаждаются потоком инертного газа или воздуха.
При получении нитей из растворов их затвердевание может происходить в сухой среде в потоке горячего воздуха (сухой способ формования) или в мокрой среде в осадительной ванне (мокрый способ формования).

Отделка.Затем проводится отделка нитей с целью удаления с их поверхности посторонних примесей и загрязнений и придания им различных свойств (белизны, мягкости, шелковистости, снятия электризуемости). После отделки нити перематываются в паковки и сортируются.

Вы уже знакомы с материалами, изготовленными из натуральных волокон, — это хлопок, лен, шерсть, шелк. Но в современном мире все больше и больше тканей производят из искусственного волокна. Уже в XVII в. англичанин Роберт Гук высказал мысль о возможности получения искусственного волокна. Однако промышленным путем искусственное волокно для изготовления тканей получили только в конце XIX в. В России первый завод по производству искусственного шелка был построен в 1913 г. в подмосковном городе Мытищи.

В гардеробе современного человека редко можно найти вещь, изготовленную из натурального волокна. Сегодня почти все натуральные ткани содержат добавки, которые улучшают их свойства.

При покупке тканей, текстильных и трикотажных изделий нельзя ориентироваться только на их внешний вид. Чтобы правильно ухаживать за вещью, очень важно знать сырьевой состав и свойства данного материала.

Технология производства химических волокон

Химические текстильные волокна получают путем переработки разного по происхождению сырья. По этому признаку они делятся на искусственные и синтетические. Сырьем для производства искусственных волокон служит целлюлоза, получаемая из древесины ели и отходов хлопка. Сырьем для производства синтетических волокон являются газы — продукты переработки каменного угля и нефти.

Получение прядильного раствора. Все химические волокна, кроме минеральных, производят из вязких растворов или расплавов, которые называют прядильными. Например, искусственные волокна получают из растворенной в щелочи целлюлозной массы, а синтетические волокна — путем сложения химических реакций различных веществ.
Формование волокна. Вязкий прядильный раствор пропускают через фильеры — колпачки с мельчайшими отверстиями. Количество отверстий в фильере колеблется от 24 до 36 тыс. Струйки раствора, вытекая из фильер, затвердевают, образуя твердые тонкие нити. Далее нити из одной фильеры на прядильных машинах соединяются в одну общую нить, вытягиваются и наматываются на бобину.
Отделка волокна. Полученные нити проходят промывку, сушку, крутку, термическую обработку (для закрепления крутки). Некоторые волокна отбеливают, красят и для придания мягкости обрабатывают раствором мыла.

Новые понятия

Химические волокна: искусственные, синтетические; целлюлоза.

Контрольные вопросы

1. Какова технология производства химических текстильных волокон? 2. Что является сырьем для производства химических волокон?

Читайте также: