Что такое химическое волокно
Волокна химические
Полезное
Смотреть что такое «Волокна химические» в других словарях:
ВОЛОКНА ХИМИЧЕСКИЕ — ВОЛОКНА ХИМИЧЕСКИЕ, получают из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственные волокна, например вискозное) или из синтетических полимеров (синтетические волокна, например полиамидное, полиакрилонитрильное). Производство (так … Современная энциклопедия
ВОЛОКНА ХИМИЧЕСКИЕ — получают из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственного волокна) или из синтетических полимеров (синтетического волокна). Производство (т. н. формование) волокон химических обычно заключается в продавливании раствора или… … Большой Энциклопедический словарь
Волокна химические — ВОЛОКНА ХИМИЧЕСКИЕ, получают из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственные волокна, например вискозное) или из синтетических полимеров (синтетические волокна, например полиамидное, полиакрилонитрильное). Производство (так … Иллюстрированный энциклопедический словарь
волокна химические — получают из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственные волокна) или из синтетических полимеров (синтетические волокна). Производство (так называемое формование) химических волокон обычно заключается в продавливании… … Энциклопедический словарь
Волокна химические — Химические волокна волокна получаемые из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственные волокна) или из синтетических полимеров (синтетические волокна). Производство (т. н. формование) химических волокон обычно заключается в … Википедия
ВОЛОКНА ХИМИЧЕСКИЕ — формуют из орг. полимеров. Различают искусственные волокна, к рые получают из прир. полимеров, гл. обр. целлюлозы и ее эфиров (напр., вискозные волокна, ацетатные волокна), и синтетические волокна, получаемые из синтетич. полимеров (напр.,… … Химическая энциклопедия
волокна химические — объединяют два основных типа волокон – искусственные и синтетические. Искусственные волокна получают из продуктов химической переработки природных полимеров, напр. целлюлозы. Из целлюлозы вырабатывают вискозные, медно аммиачные, ацетатные и… … Энциклопедия техники
ВОЛОКНА ХИМИЧЕСКИЕ — получают из продуктов хим. переработки природных полимеров (искусств. волокна) или из синтетич. полимеров (синтетич. волокна). Произ во (т.н. формование) В. х. обычно заключается в продавливании р ра или расплава полимера через отверстия фильеры… … Естествознание. Энциклопедический словарь
СТ СЭВ 1465-78: Волокна химические. Термины и определения — Терминология СТ СЭВ 1465 78: Волокна химические. Термины и определения: Азоткарбоциклоцепные волокна C1.3.2 Определения термина из разных документов: Азоткарбоциклоцепные волокна Альгинатные кальциевые волокна ALCa С1.2.3.02.01.01 Определения… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Химические волокна — Химические волокна волокна, получаемые из природных и синтетических органических полимеров. Содержание 1 История 1.1 Основные этапы в развитии химических волокон … Википедия
Химические волокна
Химические волокна — волокна, получаемые из природных и синтетических органических полимеров.
Содержание
История
Производство первого в мире химического (искусственного) волокна было организовано во Франции в г. Безансоне в 1890 году и основано на переработке раствора эфира целлюлозы (нитрата целлюлозы), применяемого в промышленности при получении бездымного пороха и некоторых видов пластмасс.
Основные этапы в развитии химических волокон
Классификация химических волокон
В России принята следующая классификация химических волокон в зависимости от вида исходного сырья:
Иногда к химическим волокнам относят минеральные волокна, получаемые из неорганических соединений (стеклянные, металлические, базальтовые, кварцевые).
Искусственные волокна
Синтетические волокна
(в скобках приведены торговые названия)
Краткая характеристика методов получения
В промышленности химические волокна вырабатывают в виде [2] :
Первая стадия процесса производства любого химического волокна заключается в приготовлении прядильной массы (формовочного раствора или расплава), которую в зависимости от физико-химических свойств исходного полимера получают растворением его в подходящем растворителе или переводом его 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» (выстаиванию) и др. Если кислород воздуха может окислить высокомолекулярное вещество, то «созревание» проводят в атмосфере инертного газа.
Вторая стадия заключается в формовании волокна. Для формования раствор или расплав полимера с помощью специального дозирующего устройства подается в так называемую фильеру. Фильера представляет собой небольшой сосуд из прочного теплостойкого и химически стойкого материала с плоским дном, имеющим большое число (до 25 тыс.) маленьких отверстий, диаметр которых может колебаться от 0,04 до 1,0 мм.
При формовании волокна из расплава полимера тонкие струйки расплава из отверстий фильеры попадают в специальную шахту, где они охлаждаются потоком воздуха и затвердевают. Если формирование волокна производится из раствора полимера, то могут быть применены два метода: сухое формирование, когда тонкие струйки поступают в обогреваемую шахту, где под действием циркулирующего теплого воздуха растворитель улетучивается, и струйки затвердевают в волокна; мокрое формирование, когда струйки раствора полимера из фильеры попадают в так называемую осадительную ванну, в которой под действием различных содержащихся в ней химических веществ струйки полимера затвердевают в волокна.
Во всех случаях формирование волокна ведется под натяжением. Это делается для того, чтобы ориентировать (расположить) линейные молекулы высокомолекулярного вещества вдоль оси волокна. Если этого не сделать, то волокно будет значительно менее прочным. Для повышения прочности волокна его обычно дополнительно вытягивают после того, как оно частично или полностью отвердеет.
После формования волокна собираются в пучки или жгуты, состоящие из многих тонких волокон. Полученные нити при необходимости промывают, подвергают специальной обработке — замасливанию, нанесению специальных препаратов (для облегчения текстильной переработки), высушивают. Готовые нити наматывают на катушки или шпули. При производстве штапельного волокна нити режут на отрезки (штапельки). Штапельное волокно собирают в кипы.
Ссылки
Литература
Примечания
 |
 Волокна | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Природные (натуральные) |
| ||||
| Вискозные | Модал · Вискоза · Бамбук · Лиоцелл | ||||
| Синтетические | Акрил · Арамид · Арселон · Нейлон · Лавсан · Микроволокно · Полиуретановые волокна · Кевлар · Пролен · Монокрил | ||||
| Минеральные | Стекловолокно · Асбест · Углеродное волокно · Базальтовое волокно | ||||
| Фибра | |||||
Полезное
Смотреть что такое «Химические волокна» в других словарях:
Химические волокна — текстильные волокна и нити, вырабатываемые в заводских условиях путем формования их из природных или синтетических полимеров. Искусственные химические волокна получают из высокомолекулярных соединений, встречающихся в природе в готовом виде,… … Энциклопедия моды и одежды
Химические волокна — см. Волокна химические … Большая советская энциклопедия
химические волокна — см. Волокна химические … Энциклопедический словарь
ХИМИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА — см. Волокна химические … Естествознание. Энциклопедический словарь
ХИМИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА — см. в ст. Волокно … Большой энциклопедический политехнический словарь
Волокна искусственные — химические волокна, получаемые из природных органических полимеров. К В. и. относятся Вискозные волокна, Медноаммиачные волокна, Ацетатные волокна, Белковые искусственные волокна. Вискозные и медноаммиачные волокна, состоящие из… … Большая советская энциклопедия
Волокна синтетические — химические волокна, получаемые из синтетических полимеров. В. с. формуют либо из расплава полимера (полиамида (См. Полиамиды), полиэфира (См. Полиэфиры), полиолефина (См. Полиолефины)), либо из раствора полимера (Полиакрилонитрила,… … Большая советская энциклопедия
Волокна химические — Химические волокна волокна получаемые из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственные волокна) или из синтетических полимеров (синтетические волокна). Производство (т. н. формование) химических волокон обычно заключается в … Википедия
Волокна искусственные — Химические волокна волокна получаемые из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственные волокна) или из синтетических полимеров (синтетические волокна). Производство (т. н. формование) химических волокон обычно заключается в … Википедия
Волокна синтетические — Химические волокна волокна получаемые из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственные волокна) или из синтетических полимеров (синтетические волокна). Производство (т. н. формование) химических волокон обычно заключается в … Википедия
Химические волокна и нити
XIX век ознаменовался важными открытиями в науке и технике. Резкий технический бум коснулся практически всех сфер производств, многие процессы были автоматизированы и перешли на качественно новый уровень.
Техническая революция не обошла стороной и текстильное производство – в 1890 году во Франции впервые было получено волокно, изготовленное с применением химических реакций. С этого события началась история химических волокон.
Виды, классификация и свойства химических волокон
Согласно классификации все волокна подразделяются на две основные группы: органические и неорганические. К органическим относятся искусственные и синтетические волокна. Разница между ними состоит в том, что искусственные создаются из природных материалов (полимеров), но с помощью химических реакций.
Синтетические волокна в качестве сырья используют синтетические полимеры, процессы же получения тканей принципиально не отличаются. К неорганическим волокнам относят группу минеральных волокон, которые получают из неорганического сырья.
В качестве сырья для искусственных волокон используются гидратцеллюлозные, ацетилцеллюлозные и белковые полимеры, для синтетических – карбоцепные и гетероцепные полимеры.
Благодаря тому, что при производстве химических волокон используются химические процессы, свойства волокон, в первую очередь механические, можно изменять, если использовать разные параметры процесса производства.
Главными отличительными свойствами химических волокон, по сравнению с натуральными, являются:
Некоторые специальные виды обладают устойчивостью к высоким температурам и агрессивным средам.
ГОСТ химические нити
По Всероссийскому ГОСТу классификация химических волокон достаточно сложная.
Искусственные волокна и нити, согласно ГОСТу, делятся на:
Синтетические волокна и нити, в свою очередь, состоят из следующих групп: волокна синтетические, нити синтетические для кордной ткани, для технических изделий, пленочные и текстильные синтетические нити.
Каждая группа включает в себя один или несколько подвидов. Каждому подвиду присвоен свой код в каталоге.
Технология получения, производства химических волокон
Производство химических волокон имеет большие преимущества по сравнению с натуральными волокнами:
С технологической точки зрения, данные процессы сложные и всегда состоят из нескольких этапов. Сначала получают исходный материал, потом преобразовывают его в специальный прядильный раствор, далее происходит формирование волокон и их отделка.
Для формирования волокон используются разные методики:
Применение химических волокон
Химические волокна имеют очень широкое применение во многих отраслях. Главным их преимуществом является относительно низкая себестоимость и продолжительный срок службы. Ткани из химических волокон активно используются для пошива специальной одежды, в автомобильной промышленности – для укрепления шин. В технике разного рода чаще применяются нетканые материалы из синтетического или минерального волокна.
Текстильные химические волокна
В качестве сырья для производства текстильных волокон химического происхождения (в частности, для получения синтетического волокна) используются газообразные продукты переработки нефти и каменного угля. Таким образом, синтезируются волокна, которые различаются по составу, свойствам и способу горения.
Среди наиболее популярных:
Среди искусственных волокон самые распространенные – это вискозное и ацетатное. Вискозные волокна получают из целлюлозы – преимущественно еловых пород. С помощью химических процессов этому волокну можно придать визуальную схожесть с натуральным шелком, шерстью или хлопком. Ацетатное волокно производят из отходов от производства хлопка, поэтому они хорошо впитывают влагу.
Нетканые материалы из химических волокон
Нетканые материалы можно получать как из натуральных, так и из химических волокон. Часто нетканые материалы производят из вторсырья и отходов других производств.
Волокнистая основа, подготовленная механическим, аэродинамическим, гидравлическим, электростатическим или волокнообразующим способами, скрепляется.
Основной стадией получения нетканых материалов является стадия скрепления волокнистой основы, получаемой одним из способов:
Объекты промышленности химических волокон
Поскольку химическое производство охватывает несколько областей промышленности, все объекты химической промышленности делятся на 5 классов в зависимости от сырья и области применения:
По типу назначения объекты промышленности химических волокон разделяются на основные, общезаводские и вспомогательные.
Химические волокна
Химические волокна в зависимости от исходных материалов делят на искусственные и синтетические.
К искусственным относятся волокна, нити, получаемые химической переработкой природных высокомолекулярных соединений (древесная целлюлоза, хлопковый пух), а также волокна, получаемые на основе низкомолекулярных веществ: стеклянные, металлические, металлизированные.
Синтетические волокна (нити) получают из гетероцепных и карбоцепных синтетических полимеров в результате реакции полимеризации или поликонденсации. Исходным сырьем для производства синтетических волокон являются простые вещества (этилен, бензол, фенол, пропилен и др.), которые получают из нефтяных газов, нефти и каменноугольной смолы.
Процесс производства химических волокон состоит из следующих стадий: получение исходного полимера, преобразование полимера в прядильный раствор, формирование нитей через фильеры, отделка нитей. Фильтры изготовляют из платины, золота, палладия и их сплавов.
Волокна формуют из расплавов, растворов (по сухому и мокрому способам), а также волочением, плющением, резкой металлической фольги.
Химические волокна выпускаются в виде: моноволокон, т.е. элементарных нитей, состоящих их одного волокна неопределенной длины; комплексных нитей, состоящих из бесконечно длинных скрученных между собой волокон; волокон, нарезанных на короткие отрезки (по 150 мм) — штапельные волокна; жгутовое штапельное волокно.
Химические волокна имеют ряд преимуществ перед натуральными: их производство является менее трудоемким; оно не зависит от природных условий; не имеет сезонного характера; химическое волокно можно получить с заранее заданными свойствами.
К искусственным относятся волокна, вырабатываемые из целлюлозы и ее производных.
Рис. Схема формирования
вискозного волокна: 1 — фильтр; 2 — трубка; 3 — фильера; 4 — осадительная ванна; 5 — прядильный раствор; 6 — затвердевшие волокна
Рис. Схема формирования
вискозного волокна: 1 — фильтр; 2 — трубка; 3 — фильера; 4 — осадительная ванна; 5 — прядильный раствор; 6 — затвердевшие волокна
фильеры попадают в ванну с водяным раствором 4—5%-ной серной кислоты и сернокислых солей, где происходит осаждение (коагуляция) твердой части, а также омыление простого эфира до чистой целлюлозы. После продавливания через фильеры волокно подвергается вытяжке и тепловой обработке в горячей воде.
После формования вискозная нить отмывается от кислот и солей и подвергается отделке: удалению серы, отбелке, замасливанию, сушке, перемотке.
Полинозное волокно — разновидность вискозного, для выработки которого используют ксантогенат с высокой степенью этерификации. Принцип получения этого волокна основан на образовании при формовании более однородной гидратцеллю-лозы вследствие разложения ксантогената целлюлозы одновременно по всей толщине волокна. Такое волокно имеет более однородную и плотную структуру, а в результате — меньшую потерю прочности в мокром состоянии.
Сиблоновое волокно — модифицированное вискозное волокно. Для выработки его используют однородную по свойствам древесную целлюлозу со степенью полимеризации 500—600. Волокно сиблон формуется из вискозы, в состав которой входят модификаторы (полиэтиленгликоль и др.), что позволяет получить более однородный прядильный раствор.
Мтилон В — химически модифицированное вискозное волокно, представляет собой привитый сополимер целлюлозы (60—65 %) и акрилнитрила (35—40 %).
Кроме рассмотренных выше вискозных волокон, в настоящее время выпускаются бактерицидные волокна, полые вискозные волокна, масло и грязестойкие, которые получают в результате прививки к целлюлозе фторсодержащих полимеров.
Медно-аммиачное волокно получают растворением целлюлозы в медно-аммиачном растворе. Образующийся вязкий раствор фильтруют и формируют, продавливая через фильеры в осадительную ванну с водой, а затем во второй ванне разлагают 2—3%-ным раствором серной кислоты. Полученное гид-ратцеллюлозное волокно вытягивают, промывают, замасливают и сушат.
Ацетатное волокно. Особенность ацетатного волокна заключается в том, что его получают из сложного уксусного эфира целлюлозы — ацетата целлюлозы. Ацетатное волокно выраба
тывается двух видов: диацетатное (ацетатное) и триацетатное. Хлопковую или облагороженную древесную целлюлозу, содержащую не менее 0,7 % а-целлюлозы, обрабатывают смесью уксусной кислоты, уксусного ангидрида с использованием в качестве катализатора серной кислоты. В результате образуется триацетат целлюлозы, который растворяется в метиленхлориде со спиртом. Его используют для получения триацетатного волокна. При частичном омылении триацетата целлюлозы получают диацетат целлюлозы, который растворяется в ацетоне со спиртом, для получения ацетатного волокна.
Формование ацетатных волокон осуществляется из растворов сухим и мокрым способами. Выходящие из фильеры струйки раствора попадают в шахты, куда подается сухой подогретый воздух. Летучие растворители быстро испаряются и волокно затвердевает.
Свойства искусственных волокон в определенной степени имеют различия. Физико-механические свойства искусственных волокон представлены в табл.
Вискозное, медно-аммиачное, полинозное, сиблоновое волокна характеризуются сравнительно высокой устойчивостью к истиранию. Ацетатное, триацетатное волокна, мтилон-В имеют сравнительно низкую устойчивость к истиранию, примерно в 5—8 раз ниже вискозного.
Большим недостатком искусственных волокон является потеря прочности в мокром состоянии (вискозное — до 60 %).
Искусственные волокна сильно сминаются, имеют небольшую упругость за исключением ацетатного, триацетатного, сиблона, упругость которых примерно в 2 раза выше вискозного.
Вискозное, медно-аммиачное, сиблоновое, полинозное волокна горят так же, как и все целлюлозные материалы — при горении издавая запах жженой бумаги. Ацетатное и триацетатное волокна спекаются, продукты горения имеют характерный запах уксусной кислоты.
Гидратцеллюлозные волокна малоустойчивы к действию микроорганизмов. Ацетатное и триацетатное волокна обладают высокой устойчивостью к микроорганизмам и плесени. При длительном действии солнечного света и атмосферных воздействий снижается прочность искусственных волокон.
К синтетическим относятся волокна из полимерных материалов, полученных синтезом простых веществ (этилена, бензола,
Полиамидные волокна (капрон, анид, энант) получены из капро-лактама, гексометилендиамина, адипиновой кислоты и полиэнан-тоамида. Технологический процесс производства полиамидных волокон различных видов существенных различий не имеет. Он включает три основных этапа: синтез полимера; формование волокна рис. 1.2; вытягивание и последующая обработка волокна. В процессе формования свежесформо-ванное синтетическое волокно сильно вытягивается (в 2—20 раз) с целью повышения его механических свойств. После предварительной вытяжки волокна подвергают холодному вытягиванию.
Полиэфирное волокно (лавсан) среди синтетических волокон занимает лидирующее положение. Исходным сырьем для производства волокна лавсан служит этиленгликоль и терефтале-вая кислота. Реакцией поликонденсации получают смолу лавсан, а затем из расплава полимера, аналогично способу производства полиамидных волокон, получают волокно лавсан. Скорость формирования составляет 400— 1500 м/мин, фильер-ная вытяжка — 8—10 раз.
Свежесформированное полиэфирное волокно имеет аморфное строение, повышенную хрупкость, низкую прочность, большое необратимое удлинение, большую усадку. Поэтому лавсановое волокно подвергается вытяжке при температуре 100—150 °С на 350—500 %.
Вытянутая и скрученная нить подвергается термофиксации. Более 50 % полиэфирных волокон составляют штапельные волокна.
Полиакрилонитрильные волокна (нитрон) получают полимеризацией акрилонитрила, но чаще всего с сополимерами ак-рилонитрила (винилпиридина, винилацетата, стирола и др.), луч
Рис. Схема формования
капронового волокна: 1 — бункер; 2 — плавильная решетка; 3 — насосик; 4 — фильера; 5 — струйки смолы; 6 — камера; 7 — нить; 8 — катушка
Рис. Схема формования
капронового волокна: 1 — бункер; 2 — плавильная решетка; 3 — насосик; 4 — фильера; 5 — струйки смолы; 6 — камера; 7 — нить; 8 — катушка
шей накрашиваемости. Полиакрилонитрильное волокно формируют из раствора сухим и мокрым способами (растворяют в диметилформамиде).
Для нитронового волокна наиболее важны отделочные операции, в процессе которых оно приобретает необходимые свойства — вытяжку и термофиксацию. Вытяжка свежесформиро-ванного волокна нитрон производится в 8—12 раз. После вытяжки волокно подвергается термообработке, гофрированию, чтобы придать ему извитость. Нитрон выпускается в основном в виде короткого волокна.
Поливинилхлоридные волокна (ПВХ, хлорин), получают из полимеров и сополимеров винилхлорида. Исходным сырьем для получения хлористого винила служит дешевое и доступное сырье — ацетилен, этилен и хлористый водород. Хлористый винил подвергают полимеризации. В результате получают полихлорвиниловую смолу. Полимер растворяют в смеси ацетона и сероуглерода. Из вязкого раствора формируют волокна сухим и мокрым способами. Для повышения физико-ме-ханических свойств волокон они подвергаются вытяжке (в 2—8 раз) и термической обработке.
Поливинилспиртовые волокна (винол) изготовляют из поливинилового спирта, который получают из продуктов переработки ацетилена и уксусной кислоты. Образовавшийся ви-нилацетат подвергают полимеризации, полученный поливи-нилацетат омыляют, при этом образуется поливиниловый спирт. Формуют виноловое волокно продавливанием через фильеры 15—18%-ного водного раствора поливинилового спирта. Для коагуляции волокна используют осадительную ванну, состоящую из раствора сернокислого натрия и сернокислого цинка. Но такое волокно водорастворимо. Для того чтобы получить винол нерастворимым в воде, его обрабатывают формальдегидом.
Полиуретановые волокна (спандекс) получают в результате взаимодействия диизоцианатов с гликолями. Формирование волокон можно производить сухим и мокрым способами. При введении в полимер гибких блоков получают высокоэластичные нити со свойствами, присущими только каучукоподобным материалам, с растяжимостью до 800 %.
Полиолефиновые волокна (полипропиленовое и полиэтиленовое) получают полимеризацией сравнительно дешевого сырья — пропилена и этилена, продуктов крекинга нефти — и формированием из расплава. Струйки расплава, попадая из фильеры в шахту, охлаждаются и превращаются в элементар
ные нити, которые подвергаются 6—7-кратной вытяжке для улучшения физико-механических свойств волокон.
Фторсодержащие волокна (фторлон, полифен) получают методом полимеризации тетрафторэтилена. Водная дисперсия полимера, в которую входит загуститель (поливиниловый спирт), продавливают через фильеры в шахту, в которую поступает горячий воздух. Волокно подвергается нагреву и дополнительной вытяжке на 300—500 % при температуре 360—400 °С, очень устойчиво к действию химических реагентов (не растворяется в царской водке).
В последнее время появились полиформальдегидные, поли-бутилентерефталатные, биокомпонентные, электропроводные, модакриловые, полибензимидальные, поливинилсульфидные, полиэфиркетонные волокна и др.
Свойства синтетических волокон (см. табл. 1.1) различны для разных волокон. Синтетические волокна имеют достаточно высокую прочность и по этому показателю превосходят природные и искусственные волокна. Разрывная длина колеблется от 18 до 70 км, предел прочности — от 20 до 75 сН/текс. Синтетические волокна легче природных и искусственных, удельный вес их колеблется от 0,92 до 1,6. Недостатком этих волокон является низкая гигроскопичность, исключение составляет винол.
Полиамидные волокна характеризуются очень высокой устойчивостью к истиранию и действию многократных деформаций. По этому показателю они превосходят все текстильные волокна (например, вискозное — в 100 раз, хлопковое — в 10 раз). Достаточно устойчивы к истиранию лавсан, винол, полипропилен, спандекс, не устойчивы нитрон, хлорин и др.
Самой высокой светопогодоустойчивостью отличается нитрон. После воздействия света и атмосферы в течение года природные и химические волокна почти полностью теряют прочность, прочность же нитронового волокна снижается на 20 %, Низкая светостойкость характерна хлорину, капрону, полипропилену и др.
Лавсан по термостойкости превосходит все синтетические волокна. Устойчивы к действию нагревания нитрон, фторлон. Самые легкие волокна — полиолефиновые, удельный вес которых ниже удельного веса воды (0,92—0,94).