Kemiska fibrer
Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från
versionen som granskades den 27 januari 2022; kontroller kräver
3 redigeringar .
Kemiska fibrer - textilfibrer erhållna från naturliga eller syntetiska organiska polymerer , såväl som oorganiska föreningar.
Historik
För första gången, idén att en person kan skapa en process som liknar processen att erhålla naturligt silke , där en trögflytande vätska produceras i kroppen på en silkeslarv, som hårdnar i luft med bildandet av en tunn stark tråd , uttrycktes av den franske vetenskapsmannen R. Reaumur redan 1734 [1] .
Tillverkningen av världens första kemiska (konstgjorda) fiber organiserades i Frankrike i staden Besançon 1890 och baserades på bearbetning av en lösning av cellulosaeter (cellulosanitrat ) , som användes inom industrin för att erhålla rökfritt pulver och vissa typer av plast.
De viktigaste stadierna i utvecklingen av kemiska fibrer
- I det första skedet, från slutet av 1800-talet till 1940- och 1950-talen, utvecklades och förbättrades processer för att erhålla konstgjorda fibrer baserade på naturliga polymerer från deras lösningar genom våtspinningsmetoden. Produktionen av viskosfibrer utvecklades . Det har skett en viss utveckling inom torrspinning av acetatfibrer . Naturfibrer spelade dock en dominerande roll vid tillverkning av textilier, kemiska fibrer betraktas endast som ett tillägg till naturfibrer. Produkter från kemiska fibrer tillverkades i mycket små kvantiteter.
- I det andra steget - 1940-1970-talet - utvecklades processerna för syntes av fiberbildande monomerer, polymerer och teknologier för att erhålla fibrer från smältor av syntetiska polymerer. Samtidigt bibehölls och förbättrades produktionen av fibrer genom våtspinning. Tillverkning av kemiska fibrer utvecklade i industriländer. Under denna period skapades huvudtyperna av kemiska fibrer, som kan kallas "traditionella" eller "klassiska". Kemiska fibrer sågs som komplementära och endast delvis ersätta naturfibrer. Fibermodifieringsprocesser började utvecklas.
- I det tredje skedet - 1970-1990-talet - ökade produktionen av kemiska fibrer avsevärt. Metoder för att modifiera dem för att förbättra konsumentegenskaperna har utvecklats i stor utsträckning. Kemiska fibrer har fått en självständig betydelse för en mängd olika typer av produkter och applikationer. Dessutom används de ofta i blandningar med naturliga fibrer. Under samma period skapades "tredje generationens fibrer" med i grunden nya specifika egenskaper i industriländer: superstarka och ultrahöga modul, värmebeständiga och långsamt brinnande, kemikaliebeständiga, elastomerer, etc.
- På det fjärde stadiet - från 1990-talet till idag - finns det ett modernt stadium i utvecklingen av produktionen av kemiska fibrer, uppkomsten av nya modifieringsmetoder, skapandet av nya typer av fibrer med stor ton: "fibrer av framtida" eller "fjärde generationens fibrer". Bland dem finns nya fibrer baserade på reproducerbara växtråvaror ( lyocell , polylaktid ), nya monomerer och polymerer erhållna genom biokemisk syntes och fibrer baserade på dem. Forskning bedrivs om tillämpning av nya principer för framställning av polymerer och fibrer baserade på genteknik och biomimetik .
Klassificering av kemiska fibrer
I Ryssland har följande klassificering av kemiska fibrer antagits beroende på typen av råmaterial:
- konstgjorda fibrer (från naturliga polymerer): hydratiserad cellulosa, cellulosaacetat, protein
- syntetisk fiber (från syntetiska polymerer): kolkedja, heterokedja
Ibland inkluderar kemiska fibrer mineralfibrer erhållna från oorganiska föreningar (glas, metall, basalt, kvarts).
Konstgjorda fibrer
- Hydrerad cellulosa
- Acetylcellulosa
- Protein
Syntetiska fibrer
(varunamn inom parentes)
- Kolkedja (innehåller endast kolatomer i makromolekylkedjan):
- Polyakrylnitril ( nitron , orlon, akrylan, kashmilon, kurtel, dralon, volprula)
- Polyvinylklorid (klorin, saran, vignon, rovil, teviron)
- Polyvinylalkohol (vinol, mtilan, vinylon, curalon, vinalon)
- Polyeten (spektrum, dynema, tekmilon)
- Polypropen (herkulon, ulstrene, funnen, meraklon)
- Heterokedja (innehåller i kedjan av makromolekyler, förutom kolatomer, atomer av andra element):
- Polyester ( lavsan , terylen, dacron, teteron, elana, tergal, tesil)
- Polyamid ( kapron , nylon -6, perlon, dederon, amylan, anid, nylon-6,6, rhodia-nylon, niplon, nomex, carmel)
- Polyuretan ( spandex , lycra , vayrin, espa, neolan, spanzel, vorin)
Oorganiska fibrer
En kort beskrivning av metoderna för att erhålla
Inom industrin produceras kemiska fibrer i formen [2] :
- stapelfibrer (snittlängd 35-120 mm);
- buntar och flageller (linjär densitet 30-80 respektive 2-10 g/m);
- komplexa trådar (består av många tunna filament);
- monofilament (diameter 0,03-1,5 mm).
Det första steget i tillverkningsprocessen av någon kemisk fiber är framställningen av en spinnmassa (spinningslösning eller smälta), som, beroende på de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos den ursprungliga polymeren, erhålls genom att lösa den i ett lämpligt lösningsmedel eller överföra den till ett smält tillstånd.
Den resulterande viskösa formningslösningen renas noggrant genom upprepad filtrering och fasta partiklar och luftbubblor avlägsnas. Vid behov bearbetas lösningen (eller smältan) ytterligare - färgämnen tillsätts, utsätts för "mognad" (stående), etc. Om atmosfäriskt syre kan oxidera ett ämne med hög molekylvikt, utförs "mognad" i en inert gas atmosfär.
Det andra steget är fiberspinning . För formning matas polymerlösningen eller smältan in i en så kallad spinndysa med hjälp av en speciell doseringsanordning. Spinndysan är ett litet kärl tillverkat av slitstarkt värmebeständigt och kemiskt resistent material med en platt botten, som har ett stort antal (upp till 25 tusen) små hål, vars diameter kan variera från 0,04 till 1,0 mm.
När man spinner en fiber från en polymersmälta kommer tunna strömmar av smälta från hålen i spinndysan in i en speciell axel, där de kyls av ett luftflöde och härdar. Om fibern är bildad av en polymerlösning, kan två metoder tillämpas: torr bildning, när tunna strömmar kommer in i en uppvärmd axel, där, under inverkan av cirkulerande varm luft, lösningsmedlet försvinner och strömmarna hårdnar till fibrer; våtbildning, när strömmarna av polymerlösningen från spinndysan faller in i det så kallade utfällningsbadet, i vilket, under inverkan av olika kemikalier som finns i det, strömmarna av polymeren härdar till fibrer.
I samtliga fall utförs fiberbildning under spänning. Detta görs för att orientera (ordna) de linjära molekylerna i en makromolekylär substans längs fiberns axel. Om detta inte görs blir fibern betydligt mindre hållbar. För att öka styrkan på fibern sträcks den vanligtvis ytterligare efter att den delvis eller helt stelnat.
Efter spinning samlas fibrerna till buntar eller buntar, bestående av många fina fibrer. Om nödvändigt tvättas de resulterande trådarna, utsätts för specialbehandling - oljning, applicering av speciella preparat (för att underlätta textilbearbetning) och torkas. Färdiga trådar lindas på spolar eller spolar. Vid tillverkning av stapelfibrer skärs filamenten i bitar (stapels). Stapelfibrer samlas i balar.
Länkar
Litteratur
- Perepelkin K. E. Kemiska fibrer: utveckling av produktion, produktionsmetoder, egenskaper, framtidsutsikter - St. Petersburg: Upplaga av SPGUTD, 2008. - 354 sidor.
- Rogovin 3.A. Fundamentals of chemistry and technology of chemical fibers, 4:e upplagan, vol. 1-2, M., 1974.
- Papkov S.P. Teoretiska grunder för tillverkning av kemiska fibrer. Moskva: Kemi, 1990. 390 sid.
- Yurkevich VV, Pakshver AB Teknik för tillverkning av kemiska fibrer. Moskva: Kemi, 1987. 304 sid.
- Zazulina ZA, Druzhinina TV, Konkin AA Grundläggande teknik för kemiska fibrer. Moscow: Chemistry, 1985. 343 sid.
- Buzov B. A., Modestova T. A., Alymenkova N. D. Materialvetenskap för sömnadsproduktion: Proc. för universitet, - 4:e uppl., reviderad och tillägg, - M., Legprombytizdat, 1986-424.
- K. E. Perepelkin. Moderna kemiska fibrer och möjligheter för deras användning i textilindustrin. Ros. chem. och. (J. Russian Chemical Society uppkallad efter D. I. Mendeleev), 2002, v. XLVI, nr 1, sid. 31-48. [ett]
Anteckningar
- ↑ Galbraich, L. S. Chemical fibers // Artiklar i Soros Educational Journal i textformat, 1996
- ↑ Fibrer och trådar
Se även