Лекція 6.  Хімічні волокна. Етапи отримання хімічних волокон та ниток.

Зміст лекції

1.Класифікація хімічних волокон, їх загальна характеристика.

2. Етапи отримання хімічних волокон та ниток.

1.Хімічні волокна отримують з природних та синтетич­них речовин у результаті їх хімічної та фізико-хімічної обробки.

Завдяки інтенсивному розвитку хімії, вперше хімічне волокно було отримане вкінці 19 сторіччя. Штучне волокно отримали в 1853 р. в Англії.  В 1936 р. в Америці в лабораторних умовах отримали нове синтетичне волокно — нейлон,  а в 1948 р. Росія, Україна почали виготовляти капрон.

Усі хімічні волокна поділяють  на штучні та синтетичні.

Штучні волокна отримують з природних речовин. До них відносять:

— волокна з розчинів целюлози та її похідних (наприклад, віскозне, мідно-аміачне, ацетатне);

— волокна, які виробляються з розчинів білкових речовин (наприклад, казеїнове, соєве та ін.);

— волокна штучні мінеральні, які виробляються з сировини мінерального походження (наприклад металу, скла).

Синтетичні волокна отримують з високомолекулярних речовин, які синтезуються з низькомолекулярних сполук (продукти переробки нафти, газу, кам'яного вугілля, такі як фенол, бензол, толуол, етилен тощо).

Виробництво хімічних волокон розвивається швидшими темпами, ніж натуральних.

У світовому виробництві волокон хімічні волокна посідають перше місце. Приблизний їх розподіл на групи такий: 20 % — штучні волокна і 80 % — синтетичні волок­на. Основною причиною значного поширення хімічних волокон є  менші витрати праці на їх виробництво та переробку у порівнянні із натуральними. Наприклад, витрати праці (у людино-годинах) на одержання 1 т волокна  становлять: митої вовни — 7000, шовку — 3500, бавовни — 1660, льону — 1400, лавсанових волокон — 350, капронових — 225, віскозних — 150.

Сировина для виробництва хімічних волокон доступніша, дешевша порівняно з натуральними волокнами і є у достатній кількості. Хімічні волокна подекуди мають кращі  властивості, ніж натуральні, є можливість отримувати ці волокна з наперед заданими властивостями.

Розширення асортименту хімічних волокон, поліпшення їх якості досягають шляхом розробки нових волокноутворювальних полімерів  шляхом  модифікації  існуючих волокон. Різні методи модифікації дають змогу отримувати волокна з визначеними  необхідними властивостями.

2. Загальна схема  вироб­ництва хімічних волокон та ниток передбачає  п'ять основних етапів:

1. Одержання та попередня обробка сировини. Сировину для штучних волокон та ниток отримують на підприємствах хімічної або харчової промисловості : це деревина, насіння, молоко і т. ін. Попередня обробка сировини полягає у її очищенні, або у хімічному перетворенні у нові полімерні сполуки. Сировину для синтетичних волокон та ниток одержують шляхом синтезу полімерів з простих речовин на підпри­ємствах хімічної промисловості. Попередньо цю сировину не обробляють.

2. Приготування прядильного розчину або розплаву. При виготовленні хімічних волокон та ниток із твердого вихідного полімеру необхідно отримати довгі тонкі текстильні нитки. Для цього  полімер переводять у рідкий розчин або у розм'якшений розплав.

Прядильний розчин або розплав готують у декілька стадій. Змішування полімерів з різних партій здійснюють для підвищення однорідності розчинів та розплавів з метою отримання ниток з рівномірними властивостями по всій довжині; змішують полімери у вигляді розчину, або у сухому вигляді до розчинення або розплавлення. Фільтрація необхідна для видалення з розчину або розплаву механічних домішок, часток полімеру, що не розчинилися, для того, щоб запобігти засміченню філь’єр та покращити властивості ниток. Проводиться фільтрація шляхом багатократного проходження розчину або розплаву через філь­три (щільну тканину, шар кварцу або кераміки).

Видалення повітря полягає у видаленні з розчину пухирців повітря, які, потрапляючи в отвори філь’єр, перешкоджають утворенню волокон. З розплаву повітря не видаляють, оскільки його там  практично немає.

3. Формування ниток полягає у продавлюванні прядильного розчину або розплаву через отвори  філь’єр, затвердінні струменів, які витікають, а також у намотуванні отриманих ниток на прийомні пристрої. Струмені формуються у елементарні нитки  сухим та мокрим способами.

При формуванні розплаву струмені ниток, що витікають з філь’єри, охолоджуються  холодним повітрям. При формуванні розчину сухим способом струмені полімеру обробляються гарячим повітрям, внаслідок чого  полімер затвердіває. При  формуванні розчину мокрим способом струмені ниток з філь’єри занурюються у розчин  ванни, де відбуваються фізико-хімічні процеси видалення полімеру з розчину.

4. Обробка. Хімічні волокна та нитки  після формування не можуть бути використані для виготовлення текстильних матеріалів. Вони потребують додаткової обробки.

Видалення домішок та засмічень необхідне при отриманні віскозних, білкових та деяких видів синтетичних ниток. Ця операція здійснюється шляхом промивання ниток у воді або у різних розчинах. Відбілювання ниток та волокон, які потім будуть фарбуватися у світлі та яскраві кольори, здійснюється шляхом їх обробки оптичними відбілювачами. Витягу­вання  синтетичних ниток необхідне  для перебудови їх первинної структури. При витягуванні відбувається розпрямлення  нитки та утворюється більш впорядкована структура. У результаті нитки стають міцнішими. Поверхнева обробка (авіаж, апретування, замаслю­вання) необхідна для того, щоб підготувати нитки до подальших текстильних переробок. При такій обробці збільшується ковзання та м'якість,  зменшується їх здатність електризуватися, обриватися та ін. Сушіння ниток виконується у спеціальних сушарках після фарбування та обробки різними рідинами.

5. Текстильна переробка передбачена для з'єднання ниток, підвищення їх міцності (скручування та фіксація крутки), збільшення об'єму пакувань ниток (перемотування) та оцінки якості отриманих ниток (сортування).

Питання для самоконтролю

1.Вкажіть етапи приготування прядильного розчину.

2.Яку сировину використовують для виробництва штучних ниток?