Несмотря на различие химического состава и отдельных процессов получения различных химических волокон и нитей, в их производстве много общего. Это позволяет выделять следующие этапы в производстве любого химического волокна
• Получение исходного полимера и его предварительная обработка.
Сырье для искусственных волокон, состоящее из природных полимеров, обычно получают на предприятиях других отраслей промышленности — целлюлозных заводах, предприятиях пищевой промышленности — путем выделения из древесины, молока, семян и т.д. Предварительная,обработка сырья состоит в его очистке и иногда в химическом превращении в новые полимерные материалы.
Сырье для синтетических волокон получают путем синтеза полимеров из мономеров на заводах химического волокна или химических предприятиях.
• Приготовление прядильного раствора или расплава.
При изготовлении химических волокон и нитей необходимо из твердого исходного полимера получить длинные и тонкие нити с продольной ориентацией макромолекул. Для этого следует перевести полимер в жидкое состояние, при котором появится возможность свободного перемещения макромолекул относительно друг друга. Если полимер имеет дешевый и доступный растворитель, то его растворяют. Полимер расплавляют, если температура его плавления ниже температуры разложения.
Одновременно с приготовлением прядильного раствора или расплава выполняют следующие операции: проводят смешивание нескольких партий с целью получения большего объема волокна; осуществляют фильтрацию и обезвоздушивание раствора. Последняя операция заключается в удалении пузырьков воздуха, которые, попадая в отверстие фильеры, вызывают обрыв нити. Обезвоздушивание осуществляют путем выдерживания раствора в течение определенного времени в вакууме.
• Формование волокон и нитей.
Этот процесс заключается в дозированном продавливании раствора или расплава через отверстия фильеры, затвердевании вытекающих струек и наматывании полученных нитей на приемные устройства. Существует несколько способов формования нитей.
1. Формование из раствора мокрым способом. Струйки раствора поступают в осадительную ванну, где происходит их химическое или физико-химическое взаимодействие с раствором осадительной ванны. В результате струйки затвердевают, превращаясь в нити (рис. 1.14). Этим способом формуют вискозные, медно-аммиачные, хлориновые, поливинилспиртовые волокна и нити и нитроновое волокно.
2. Формование из раствора сухим способом. Струйки раствора поступают в шахту, где обдуваются горячим воздухом и затвердевают в результате испарения из них растворителя, который должен быть легколетучим веществом (например, ацетон). Таким способом формуют ацетатные, триацетатные волокна и нити, нитроновую комплексную нить.
3. Формование из расплавов. Струйки расплава поступают в шахту, где обдуваются холодным воздухом или инертным газом, охлаждаются и затвердевают. Этим способом формуют капроновые, лавсане чые, полиэтиленовые, полипропиленовые волокна и нити.
• Вытягивание и термофиксация.
При вытягивании происходит распрямление макромолекул и ориентация их агрегатов в осевом направлении волокна, т.е. образуется более упорядоченная структура. В результате нити становятся более прочными, но менее растяжимыми из-за большой распрямленности макромолекул. Поэтому затем проводят термообработку с целью релаксации внутренних напряжений и частичной усадки нитей (т. е. приобретения макромолекулами изогнутой формы при сохранении их ориентации).
Читайте также: Обивочные ткани что выбрать
Целью отделки является удаление примесей, оставшихся после формования на поверхности нитей, и придание им некоторых свойств, например мягкости, меньшей электризуемости и т. д. После обработки нитей водой или различными растворами следует сушка нитей.
К этому этапу производства относятся скручивание, вытягивание, термофиксация крутки, отбеливание, крашение, перемотка, сортировка, маркировка. Иногда нити из термопластичных полимеров (капрон, лавсан) дополнительно подвергаются текстурированию для придания им повышенной растяжимости, извитости, объемности. К тек стг хьной переработке жгута относят его гофрировку и резку.
Урок в 7-м классе «Производство химических волокон. Свойства химических волокон»
Образовательная:
- Ознакомить учащихся с технологическим процессом производства химических волокон.
- Ознакомить учащихся со свойствами тканей из искусственных и синтетических волокон.
Развивающая:
- Способствовать формированию и развитию познавательного интереса учащихся к предмету.
- Способствовать формированию и развитию интеллектуальных качеств личности.
- Развивать логическое мышление.
Воспитательная:
- Воспитывать бережное отношение к одежде из натуральных и химических волокон.
- Воспитывать уважительное отношение к труду людей.
Методическое оснащение урока:
- cхема «Текстильные волокна»;
- схема получения химических волокон;
- образцы тканей из химических волокон;
- учебник, рабочая тетрадь;
- лупы;
- материалы для контроля знаний учащихся – тесты.
Методы обучения:
- словесные (объяснение с демонстрацией);
- наглядные (использование компьютера с проектором);
- практические (лабораторная работа по изучению свойств тканей из искусственных, синтетических волокон, шерсти, хлопка).
Ход урока
(В Приложении 1 представлена презентация.)
I. Организация урока
- Проверка готовности учащихся к уроку.
- Сообщение темы и цели урока.
II. Повторение, подготовка к изучению новой темы
- Назовите ткани из натуральных волокон. (Льняные, хлопчатобумажные, шёлковые, шерстяные.)
- Какие свойства тканей из натуральных волокон помогают спортсменам легче переносить нагрузки на тренировках? (Гигроскопичность и воздухопроницаемость, прочность и теплозащитность.)
III. Изучение нового материала
1. Словесно-иллюстративный рассказ
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:
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:
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:
Читайте также: Парка женская зимняя ткань
На рисунке центрифугальная прядильная машина, где
А сама фильера схематично выглядит так:
1 — прядильный раствор,
2 — фильера,
3 — волокна.
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:
2. Сообщение ученицы
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 около 1250 o С. Они отличаются высокой химической стойкостью, а устойчивость к радиации позволяет применять их в космонавтике.
3. Ознакомление с различными свойствами текстильных волокон
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
Положительные свойства
Отрицательные свойства
Обладают хорошей прочностью, лёгкостью, мягкостью. Они легко впитывают влагу, пропускают воздух, легко стираются и не осыпаются при раскрое. Легко разглаживаются.
Читайте также: Сократительная ткань у человека
Обладают высокой прочностью. Они хорошо пропускают воздух, впитывают влагу и не осыпаются. Легко разглаживаются.
Они жёсткие, толстые, сильно сминаются.
Очень тёплые, хорошо драпируются, мало сминаются.
При замачивании изменяют свой размер, т.е. «садятся»
Прочные, они хорошо впитывают влагу, быстро высыхают, свободно пропускают воздух, мало сминаются.
Они растягиваются и при раскрое сильно осыпаются.
Прочные, они хорошо драпируются. Обладают гигроскопичностью.
Сильно сминаются. В мокром состоянии теряют свою прочность. При раскрое – осыпаются.
Обладают упругостью и прочностью. Не мнутся, не дают усадки, хорошо сохраняют форму.
Они плохо впитывают влагу и сильно осыпаются при раскрое.
IV. Лабораторно — практическая работа «Определение сырьевого состава материалов и изучение их свойств»
Инструменты и материалы: образцы тканей из искусственных и синтетических волокон, шерсти, хлопка; игла; сосуд с водой; тигели для поджигания нитей.
«Таблица свойств химических волокон»
Сминаемость
понижается во влажном состоянии
горит хорошо, пепел серый, запах жжёной бумаги.
понижается во влажном состоянии
быстро горит жёлтым пламенем, остаётся оплавленный шарик
плавится с образованием твёрдого шарика
горит медленно, образует твёрдый тёмный шарик
Технологии производства химических волокон
§ 2. Технология производства химических волокон
Процесс производства химических волокон включает три этапа:
1. Получение прядильного раствора. Все химические волокна, кроме минеральных, получают из вязких растворов или расплавов, которые называют прядильными. Например, для получения искусственных волокон подготовленную специальным образом целлюлозную массу растворяют в щелочи, а синтетические волокна получают путем химических реакций различных веществ, поэтому и названия у них такие сложные. Подробнее вы познакомитесь с этим процессом позже, на уроках химии.
2. Формование волокна. Вязкий раствор продавливается через мельчайшие отверстия колпачков, которые называются фильерами. Струйки прядильного раствора, вытекая из фильер, затвердевают, образуя твердые тонкие нити. Затвердевание нитей может происходить в мокрой среде (растворе серной кислоты), этот способ называется мокрым, или в сухой среде (под действием горячего воздуха), этот способ называется сухим. Далее нити из одной фильеры на прядильных машинах соединяются в одну общую нить, вытягиваются и наматываются на бобину. Количество отверстий в фильере колеблется от 24 до 36 тысяч, а при производстве штапельного волокна — до 40 тысяч.
3. Отделка волокна. Нити проходят промывку, сушку, крутку, термическую обработку для закрепления крутки. Некоторые волокна отбеливают и красят, обрабатывают раствором мыла для придания мягкости.
При изготовлении штапельного волокна отдельные нити с многих фильер соединяются вместе в толстый жгут, который, после отделочных операций, разрезают на волокна заданной длины. Таким образом, штапельными называют короткие химические волокна. Их названия включают наименования основного волокна. Например, штапельный капрон, вискозное штапельное волокно и т.д. Для улучшения свойств натуральных волокон в них добавляют штапельные волокна.
Основные понятия: Химические волокна, искусственные волокна, синтетические волокна, штапельные волокна
- Правообладателям
- Политика конфиденциальности