Способ получения волокна кратко

Производство химических волокон

Все волокна, производимые на свет человеком, называются « Man-made fiber». В России принято разделять химические волокна на искусственные и синтетические.

Искусственные волокна получают из природных высокомолекулярных соединений (целлюлозы, фиброина, кератина). Синтетические волокна получают из полимеров, синтезированных из продуктов переработки нефти, газа и каменного угля (бензола, фенола, синильной кислоты).
Полимер — вещество, состоящее из множества однотипных частей (молекул) от греч. «поли» — много и «мера» — части. Представьте очень длинный поезд, все вагоны которого похожи друг на друга — это и будет полимер.

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).

Вытягивание . Сформованные из одной фильеры нити соединяются в комплексные и подвергаются вытягиванию и термообработке. В результате вытягивания молекулярная структура полимера упорядочивается — становится более линейной, а нити более прочными и крепкими, но менее растяжимыми.
Текстурирование. После вытягивания нити подвергаются текстурированию. Целью этого процесса является придание большего объема и упругости пряже за счет превращения ее в «волнистую» — молекулы полимера, сохраняя линейную ориентацию, приобретают изогнутую форму. Это идеально подготавливает пряжу к окрашиванию.

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.

Технология производства химических волокон позволяет получать как непрерывную (комплексную) или, как ее еще называют, филаментную нить так и штапельное волокно, из которого затем получается пряжа. Штапельные волокна — «штапельки» — это отрезки длиной 30 — 200 мм, на которые с помощью специальных дисковых ножей нарезают непрерывную нить, чтобы новые волокна было удобно смешивать с натуральными.

Источник

Способ получения волокна кратко

Химические текстильные волокна нельзя найти в природе в готовом виде. Эти волокна получаются из органических природных и синтетических полимеров. В зависимости от вида исходного сырья они разделяются на искусственные и синтетические.

Химические волокна — волокна (нити), получаемые промышленными способами в заводских условиях.

Химические волокна

Современные способы формования нитей заключаются в продавливании исходных растворов или расплавов полимеров через тончайшие отверстия фильер. Несмотря на некоторые различия в получении химических волокон и нитей разных видов, общая схема их производства состоит из следующих основных этапов:

• Сырье для искусственных волокон получают путем выделения из веществ, образующихся в природе. Предварительная обработка — очистка от механических примесей, химическая обработка по превращению природного полимера в новое полимерное соединение.
• Сырье для синтетических волокон получают путем реакций синтеза полимеров из простых веществ (мономеров) на предприятиях химической промышленности. Предварительной обработки не требуется.

• Смешивание полимеров из различных партий;
• Фильтрация раствора;
• Обезвоздушивание раствора;
• Введение различных добавок.

• Продавливание прядильного раствора через отверстия фильер;
• Затвердевание вытекающих струек;
• Наматывание полученных нитей на приемные устройства.

• Вытягивание приводит к увеличению прочности и улучшению текстильных свойств нити;
• При т ермофиксации происходит частичная усадка нитей.

• Удаление примесей и загрязнений;
• Беление нитей или волокон;
• Поверхностная обработка (авиваж, аппретирование, замасливание);
• Сушка нитей после мокрого формования и обработки различными жидкостями;
• Текстильная переработка (с кручивание и фиксация крутки, п ерематывание, с ортировка).

Химические волокна получают из растворов или расплавов.

1. Ф ормирование волокна из раствора полимера. На сегодняшний день используются два метода промышленного ф ормирование волокна из раствора полимера :

• Сухой способ — тонкие струйки раствора затвердевают в волокна под действием циркулирующего теплого воздуха в обогреваемой шахте, и при этом растворитель улетучивается;
• Мокрый способ — струйки раствора полимера из фильеры затвердевают в волокна под действием различных химических веществ, содержащихся в осадительной ванне.

2. Формование волокна из расплава полимера — тонкие струйки расплава из отверстий фильеры охлаждаются потоком воздуха и затвердевают в специальной шахте.

Из растворов или расплавов полимеров формируют:

• моноволокна (одиночное волокно большой длины);
• комплексные (филаментные) нити — пучок из большого числа тонких и очень длинных волокон (от 3 до 200), соединённых посредством крутки, используются для выработки тканей и трикотажных изделий
• штапельного волокна (короткие отрезки тонких волокон от 30 до 200 мм) — жгуты, состоящие из очень большого количества элементарных нитей (сотни тысяч).

Благодаря новым технологиям в области производства химических волокон, производятся как «классические» волокна, так и их модифицированные виды с оптимизированными характеристиками. Модификация волокон может проводиться на любой стадии производства.

Рассмотрим более подробно Процессы, реакции, формулы получения химических волокон на следующей странице

На странице использованы материалы сайта «Искусство шить»

Источник

До начала XVIII века довольно трудоёмкая текстильная промышленность развивалась в основном кустарными подручными способами в мастерских и на дому. Долгое время лидерами по производству натуральных тканей и изделий из них были густонаселённые регионы стран Востока (Персия, Китай, Египет). Текстильные товары из этих стран долгое время были важным предметом экспорта в Европу. Изобретение Джоном Кеем крутильной машины (1730) и самолетного челнока (1733), а затем прядильных машин Ричардом Аркрайтом и Сэмюэлем Кромптоном механизировало производство хлопковых тканей и стимулировало начало промышленной революции в Великобритании. Позднее важными центрами текстильной промышленности, оперирующими в основном на основе импортного оборудования, так же стали Фландрия, позднее так же Франция, Италия (Северная и Центральная), Каталония.

Текстильная промышленность включает следующие отрасли:

· Хлопчатобумажная промышленность, вырабатывающая хлопчатобумажные ткани. Эти ткани производятся из пряжи, образуемой из волокон хлопка или смесей хлопка с химическими волокнами;

· Шерстяная промышленность, вырабатывающая шерстяные и полушерстяные ткани. Эти ткани получают из пряжи, образуемой из волокон шерсти различного вида или из смесей шерсти с химическими волокнами;

· Лубяная промышленность, вырабатывающая льняные, полульняные ткани, из других лубяных волокон ткани;

· Шелковая промышленность, вырабатывающая шелковые ткани из нитей натурального шелка, из химических нитей, пряжи их химических волокон.

Текстильными волокнами называются протяженные тела, гибкие и прочные, с малыми поперечными размерами, ограниченной длины, пригодные для изготовления текстильных изделий.

Текстильные нити представляют собой прочные тела со сравнительно небольшими поперечными размерами, но значительной длины, используемые для изготовления текстильных изделий. Тонкие единичные нити, которые не делятся в поперечном и продольном направлениях без разрушения, называются элементарными.

Полоски — это узкие бумажные или пленочные ленточки, получаемые из различных полимеров.

Сами исходные текстильные материалы слагаются из волокнообразующих полимерных веществ. По источникам получения волокна и нити делят на два типа — натуральные и химические.

К натуральным относятся волокна и нити, которые образуются в природе без непосредственного участия человека, например, развиваются в растениях (хлопок, лубяные волокна (лен, пенька, джут), на коже животных (шерсть), выделяются железами насекомых (шелк).

Химические волокна и нити изготавливаются заводским путем в результате проведения различных химических, физико-химических и других процессов и подразделяются на искусственные, которые производят из природных полимеров, и синтетические, для получения которых сами полимеры предварительно синтезируют из более простых соединений (мономеров).

Натуральные волокна используются такими, какими они формируются в природе. Для выделения из сырья, очистки от примесей и сора натуральные исходные материалы до поступления на перерабатывающие их текстильные фабрики проходят процессы так называемой первичной обработки, обычно выполняемые на специальных предприятиях или в особых цехах.

Химические волокна получают путем нарезания или разрыва жгутов, составленных из большого числа элементарных нитей, на короткие отрезки или иногда путем дробления пленочных материалов на короткие продольные части (волокна).

Элементарные нити среди исходных натуральных материалов представлены только шелковинами, а среди исходных химических — многими видами, отличающимися друг от друга по своему химическому составу и другим особенностям. При этом, будучи очень тонкими, они всегда входят пучком из нескольких единиц или десятков в комплексные нити, так как формируются не поодиночке, а комплексом. В дальнейшем перерабатываются именно комплексные нити.

Мононити представляют собой несколько более толстые элементарные нити, которые используют поодиночке для изготовления рыболовных лесок, производства тонких чулок и др.

Из узких полосок путем скручивания также образуют своеобразные комплексные нити, используемые преимущественно как бечевки для упаковочных целей.

Пряжа является основным видом первичных нитей. Она изготовляется из волокон почти всех видов, а также их смесей. Волокна в пряже располагаются по ее длине в более или менее распрямленном виде и соединяются в основном скручиванием, а иногда склеиванием.

Комплексные нити являются вторым по своему значению видом первичных нитей. Кроме нитей из натурального шелка, все они относятся к химическим. В подавляющем большинстве случаев все составляющие их элементарные нити получают из одного и того же полимера. Чтобы удерживать элементарные нити в комплексной вместе, при выработке последней ей сообщают крутку или перепутывают составляющие ее элементарные нити между собой воздушной струей.

Разрезные нити получают путем скручивания узких полосок.

Непосредственно из первичных нитей простого и сложного строения (фасонных, текстурированных и др.) вырабатывают многие виды изделий, однако в ряде случаев для увеличения разнообразия изделий первичные нити сначала перерабатывают во вторичные. Для этого одинаковые или разнородные комплексные нити или пряжу продольно складывают в несколько концов (отращивают) и скручивают вместе, получая крученые нити. Видоизменяя их структуру последовательным кручением в разных направлениях, получают крученые текстурированные нити, а сообщая специальную крутку, добиваются получения на них петелек, утолщений и других эффектов (фасонные нити) и т.д.

Большая часть нитей непосредственно к потребителю не поступает. Они предварительно перерабатываются в различные изделия.

Основная их часть делается из изготовленных нитей полотен. К таким изделиям относятся ткани, трикотаж, нетканые и вязано-тканые материалы.

Ткани представляют собой гибкие прочные изделия относительно малой толщины, сравнительно большой ширины и различной длины. Они обычно образованы двумя взаимно-перпендикулярными системами нитей (продольные — основные и поперечные — уточные), соединенными переплетением за счет поочередного перекрытия друг друга.

Трикотаж — гибкие прочные изделия малой толщины и разнообразной формы, получаемые из одной или многих параллельных нитей путем образования петель и их взаимного переплетения.

В последнее время появились изделия, называемые вязано- тканые. В них уток включает небольшие участки, формируемые из трикотажных петель.

Нетканые материалы, как и ткани, вырабатываются в виде полотен, получаемых из нитей. В отличие от тканей, в них две системы нитей, лежащие под углом друг к другу, не переплетаются, а провязываются дополнительной нитью. Этот способ получения нетканых полотен не является единственным. Многие из них вырабатываются непосредственно из волокон.

К текстильным изделиям, изготовляемым из нитей, относятся галантерейные, сетеснастные, трикотажные, крученые.

Галантерейные изделия включают в себя ленты, кружева, тюли, плетеные изделия (тесьму и шнуры).

Сетеснастные изделия представлены рыболовными сетями. Это тонкие, редкие, прочные и гибкие изделия, получаемые из нитей двух систем, образующих при перекрещивании ромбовидные ячейки, для сохранения размеров которых нити связывают узлами или проводят одни через другие.

К трикотажным относятся цельновязаные изделия: чулочно-носочные, перчаточные, шарфы, платки.

Кручеными называются нитеподобные изделия, отличающиеся от крученых нитей прежде всего тем, что они непосредственно или после небольшой дополнительной обработки идут к потребителю, тогда как крученые нити перерабатываются в различные изделия. Кроме того, крученые изделия во многих случаях значительно толще крученых нитей. К ним относятся различные виды канатов, веревок, кордные нити, используемые в шинном производстве, швейные и другие нитки и т.д. *

Часть изделий вырабатывается непосредственно из волокон. К таким изделиям относятся нетканые полотна, валяльно-войлочные, рыхловолкнистые.

Нетканые полотна получают из холста, состоящего из параллелизированных волокон, скрепленных между собой различными способами — механическими (провязыванием и др.) или химическими (проклеивавшем, сваркой и др.).

Валяльно-войлочные изделия представляют собой гибкие, прочные, различной формы и размеров полотна, получаемые путем перепутывания, сцепления и уплотнения слоев волокон, в основном шерстяных (иногда в смеси с другими). Такими изделиями являются войлоки, шляпные изделия и др.

Рыхловолокнистые изделия (вата и ватные изделия различных видов) представляют собой рыхлую массу волокон с несколько упорядоченным расположением (некоторой параллелизацией), в той или иной мере очищенную от посторонних примесей.

Существуют также комбинированные изделия, которые вырабатываются из материалов разных видов путем их дублирования. Например, некоторые виды нетканых материалов получают путем накладывания холста из волокон на ткань и их последующего скрепления; ковры — провязыванием жгутиками полотен; рыхловолокнистые изделия иногда комбинируют с тканями, бумагой и другими материалами путем их наклеивания на последние (так называемые ватилины). Наконец, для пальтовых и других готовых изделий тканые, трикотажные, нетканые полотна порой склеивают с пористыми пленками, утепляющими эти изделия.

Процесс производства ткани

Волокна растительного происхождения.

Хлопок — важнейшее текстильное волокно, покрывающее семена растения хлопчатника, выращиваемого в районах с жарким климатом. После созревания хлопчатника волокна вместе с семенами собираются и отправляются на заводы первичной обработки хлопка, где волокно отделяется от семян. Хлопковое волокно обладает рядом замечательных свойств: большой гибкостью, цепкостью, имеет очень малую толщину, но большую прочность и износостойкость. Кроме того, волокно хорошо окрашивается. Длина волокон сравнительно равномерна и достигает 25-40 мм.

Эти свойства дают возможность получать из хлопковых волокон самую разнообразную пряжу: от толстой для выработки грубых и различных мебельных и одежных тканей до очень тонкой, из которой вырабатываются тонкие изящные ткани типа майи, батиста, маркизета или ткани типа перкаль для технических целей.

Лубяные волокна содержат в стеблях, листьях или оболочке плодов различных растений. В текстильной промышленности используются в основном стеблевые лубяные волокна, важнейшим из которых является лен. В отечественной промышленности среди лубяных волокон лен занимает 95-97%.

Лубяные волокна расположены пучками в коре льна, конопли и других растений. Для отделки волокон от коры растения должны пройти длительную естественную мочку, затем подвергаются тепловой или химической обработке, потом их мнут и после этого подвергают трепанию. Этот процесс является очень сложным и продолжительным.

По свойствам льняное и другие лубяные волокна отличаются от хлопковых. Они прочные, но более грубые и толстые, особенно технические. Длина лубяных волокон больше длины хлопковых, но имеет большую неравномерность. Поэтому из лубяных волокон получают более толстую пряжу, чем из хлопковых. Из льняной качественной пряжи вырабатывают полотенца, столовое и спальное белье, платьевые, а также технические ткани. Из более грубой льняной пряжи и их других волокон (пеньки, кенафа, джута) вырабатывают тарные и мешочные ткани, а также веревки и канаты.

К натуральным волокнам растительного происхождения относятся шерсть и шелк.

Шерсть — это волокна, покрывающие кожу овец, коз и верблюдов. Различают шерсть натуральную, заводскую и восстановленную. Первую получают в результате стрижки животных, вторую — при отделке кож животных и третью — при переработке вторичного шерстяного сырья.

Шерстяные волокна длиннее хлопковых, менее прочны, но более упруги. Благодаря этому шерстяные ткани обладают рядом ценных свойств — малосминаемостью, износостойкостью и драпируемостью, т.е. способностью хорошо поддерживать форму, первоначально заданную изделию из этих тканей. Из шерстяных волокон изготавливают два вида пряжи: суконную — толстую, мягкую, с небольшой прочностью, идущие на изготовление пальтовых и драповых тканей, и камвольную — тонкую, ровную, прочную, идущую на изготовление платьево-костюмных тканей и трикотажа.

Шелк — это тонкие нити, выделяемые гусеницей бабочки тутового шелкопряда. Шелковые нити обладают замечательными свойствами. Они прочные, ровные, упругие и имеют приятный внешний вид. Для получения из них текстильной нити достаточно скрутить вместе несколько элементарных нитей (волокон). Однако коконы удается размотать только наполовину. Другая часть образует отходы, которые перерабатываются в пряжу на шелкопрядильных фабриках. Из шелковых нитей изготавливаются легкие красивые платьевые ткани, а также технические.

К натуральным волокнам относится также асбест.

Асбест — это минеральное волокно, из которого состоят некоторые горные породы. Волокна асбеста имеют длину 16-18 мм, поэтому из них можно получить только толстую пряжу. Прядение асбеста можно осуществлять как в чистом виде, так и в смеси с хлопком. Асбестовые волокна не горят, плохо проводят тепло, поэтому применяются в основном для изготовления огнеупорных тканей, прокладок и изоляции.

К химическим волокнам относятся искусственные и синтетические.

Все химические волокна поступают на текстильные предприятия в виде штапеля-коротких волокон соответствующей длины или в виде бесконечных нитей в комплексную. Искусственные волокна получают в результате переработки натурального сырья — целлюлозы, древесины, хлопкового пуха и отходов хлопка.

Наиболее распространенным из искусственных волокон является вискозное, которое в хлопчатобумажной промышленности перерабатывается в виде штапеля длиной 36-40 . Вискозные волокна ровные, хорошо перерабатываются, окрашиваются, имеют невысокую стоимость, но прочны, особенно в мокром виде; используются в основном в смеси в хлопком, но также и в чистом виде.

Кроме того, химической промышленностью выпускают следующие искусственные волокна: ацетатное, триацетатное, медноаммиачное (в небольшом объеме). Все искусственные волокна представляют собой высокомолекулярные органические соединения.

Синтетические волокна получаются в результате синтеза продуктов переработки нефти, каменного угля и природного газа. Стеклянные волокна изготавливают из известково-натриевого стекла. Большинство синтетических волокон — высокомолекулярные соединения (капрон, лавсан, нитрон).

Наибольшее распространение из синтетических волокон получило полиамидное соединение капрон. Это волокно имеет большую прочность, его можно изготавливать различной линейной плотности, прочность его в мокром виде почти не меняется. Из капрона изготовляют различные платьевые и технические ткани, трикотаж.

Волокно лавсан является полиэфирным высокомолекулярным соединением и выпускается в основном виде штапеля, но также и в виде нити. Обладает хорошими текстильными свойствами: высокой прочностью, упругостью, сравнительно высокой температурой плавления. Штапельное волокно лавсан чаще всего применяют в смеси с натуральными и химическими волокнами, что придает тканям малосминаемость, износостойкость, красивый внешний вид. Наиболее распространены ткани платьевые, для мужских сорочек (хлопколавсановые), костюмные полушерстяные, а также плащевые.

Волокно нитрон является полиакрилонитрильным соединением и используется в основном виде штапеля в смеси с натуральными волокнами. Нитрон по сравнению с капроном и лавсаном имеет меньшую прочность, однако обладает шерстистостью. Это его свойство повышает теплозащитные свойства и придает им приятный внешний вид. В чистом виде нитрон используется в основном для изготовления технических тканей.

Характерной особенностью синтетических волокон является их неспособность впитывать влагу, что сопровождается при механических воздействиях на волокна появлением статического электричества.

Источник